本発明は、半導体基板に電気回路を形成して成る回路チップ(半導体装置)及びその製造方法に係り、例えばRFID回路装置又はこれに搭載するに好適な回路チップ構造及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a circuit chip (semiconductor device) formed by forming an electric circuit on a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof, for example, an RFID circuit device or a circuit chip structure suitable for mounting on an RFID circuit device and a manufacturing method thereof.
従来の半導体装置は、シリコン(Si)等のウエハ(その主面内)に形成された複数の回路パターンを、当該主面を縦横に砥石切断するダイシング(Dicing)と呼ばれる方法で回路パターン毎に回路チップ(半導体チップ,Siチップとも記される)に個片化し、当該回路チップの各々を外部回路と接続する実装工程を経て完成される。特に薄い回路チップが必要な場合は、下記特許文献1に記載のように、回転砥石によりSi等のウエハ表面に格子状の溝加工を施し、しかる後に裏面を薄く加工する方法が取られている。このため従来技術の多くにおいて、回路チップの主面は四角形に成形される。
In a conventional semiconductor device, a plurality of circuit patterns formed on a wafer (within its main surface) such as silicon (Si) is divided into circuit patterns by a method called dicing that cuts the main surface vertically and horizontally. A circuit chip (also referred to as a semiconductor chip or Si chip) is singulated, and the circuit chip is completed through a mounting process for connecting each circuit chip to an external circuit. In particular, when a thin circuit chip is necessary, as described in Patent Document 1 below, a method is employed in which a lattice-like groove is formed on the surface of a wafer such as Si with a rotating grindstone, and then the back surface is processed thinly. . For this reason, in many of the prior arts, the main surface of the circuit chip is formed into a quadrangle.
一方、四角形以外の形状を呈する回路チップ及びその製造方法が、例えば下記特許文献2乃至4に開示されている。特許文献2には球状の回路チップが、特許文献3及び特許文献4には多角形又は円形の主面を有する回路チップが夫々掲載されている。
On the other hand, a circuit chip having a shape other than a quadrangle and a manufacturing method thereof are disclosed in, for example, Patent Documents 2 to 4 below. Patent Document 2 discloses a spherical circuit chip, and Patent Document 3 and Patent Document 4 each include a circuit chip having a polygonal or circular main surface.
また、特許文献1に記載された四角形(矩形)の主面を有する回路チップの応用として、これをアンテナが形成された基材に搭載し且つこの回路と当該アンテナとを接続して成るRFIDタグ(Radio Frequency Identification Tag,ICタグともいう)が特許文献5に開示されている。
Further, as an application of a circuit chip having a rectangular (rectangular) main surface described in Patent Document 1, an RFID tag formed by mounting this on a base material on which an antenna is formed and connecting this circuit and the antenna (Radio Frequency Identification Tag, also called IC tag) is disclosed in Patent Document 5.
日本国特許第2814176号公報Japanese Patent No. 2814176
日本国特許第3347333号公報Japanese Patent No. 3347333
特開2004−79667号公報JP 2004-79667 A
特開2006−49403号公報JP 2006-49403 A
特開2004−94839号公報JP 2004-94839 A
上記特許文献1に記載の如き従来の切断加工方法では、複数の回路チップが形成されたウエハ(母基板)が、その主面内で直線的に移動する円板状の薄刃又は砥石で切断されるため、これにより切り出された個々の回路チップの主面から偶発的に角が取れる。即ち、回路チップは、その主面が四角形(矩形)を呈するように切り出されても、厳密には多角形状の主面を呈することが免れ得ない。このため、回路チップの4枚の側面間には、その主面の「角(コーナ)」から「劈開」や「欠け(クラック)」により、その厚み方向に延在する微細な側面が形成される。砥石での切断により発生した斯様な微細クラック面の面積が一定の範囲内であれば、回路チップを硬質の樹脂モールドやセラミックケースなどで保護するパッケージに収めることで、これに起因する回路チップの劣化や損傷が抑えられることが経験的に判っている。
In the conventional cutting method as described in Patent Document 1, a wafer (mother substrate) on which a plurality of circuit chips are formed is cut with a disk-shaped thin blade or grindstone that moves linearly within the main surface. Therefore, a corner can be accidentally taken from the main surface of each circuit chip cut out. That is, even if the main surface of the circuit chip is cut out so as to exhibit a quadrangle (rectangle), strictly speaking, it cannot be avoided that the circuit chip exhibits a polygonal main surface. For this reason, fine side surfaces extending in the thickness direction are formed between the four side surfaces of the circuit chip by “cleaving” or “chips (cracks)” from the “corners” of the main surface. The If the area of such a fine crack surface generated by cutting with a grindstone is within a certain range, the circuit chip is caused by placing the circuit chip in a package protected by a hard resin mold or ceramic case. Experience has shown that degradation and damage can be suppressed.
しかし、特許文献5に記載されるRFIDタグのように、微細クラック面の有する回路チップがRFID回路として、パッケージに収められることなく、アンテナが形成された柔軟な基材に搭載されるとき、回路チップは、これに加わる外力により、その微細クラック面から破砕され易くなる。RFIDタグは、これにより管理されるべき物体(例えば、荷物、衣服、雑誌)に添付され、且つこれにより当該物体の形状や柔軟性を損ねないことが要請される。従って、RFIDタグにおいて、回路チップは、基材又はこれと保護部材との積層構造に埋め込まれるも、当該積層構造(パッケージ構造)の柔軟性や脆弱性故に、RFIDタグの製造工程(例えば搬送工程)や上記物体に添付しての使用中に当該回路チップ(特にその角部分)に加わる外力により、その角が割れ易くなった。さらに、回路チップの割れや欠けによる機能の劣化や損傷は、その厚みが薄くなる程、顕著となった。
However, like the RFID tag described in Patent Document 5, when a circuit chip having a fine crack surface is mounted as an RFID circuit on a flexible substrate on which an antenna is formed without being housed in a package, The chip is easily crushed from the fine crack surface by an external force applied to the chip. The RFID tag is required to be attached to an object (for example, luggage, clothes, magazine) to be managed by this, and not to impair the shape or flexibility of the object. Accordingly, in an RFID tag, a circuit chip is embedded in a base material or a laminated structure of a protective member and a substrate. However, due to the flexibility and vulnerability of the laminated structure (package structure), the RFID tag manufacturing process (for example, the transport process) ) And the external force applied to the circuit chip (particularly, the corner portion) during use attached to the object, the corner is easily broken. Furthermore, the deterioration and damage of the function due to the breakage or chipping of the circuit chip became more prominent as the thickness was reduced.
斯様な問題に鑑みれば、特許文献2に記載の球形状の回路チップは、その割れや欠けを抑止する上で最も望ましい。しかし、斯様な回路チップを通常のウエハを用いた半導体製造工程で製造することは難しく、且つその生産コストも極めて高くならざるを得ない。また、球形状の回路チップの量産技術を立ち上げたとしても、その記憶容量や機能を上記RFIDタグに搭載されるRFID回路に見合う水準に向上することは不可能といっても過言でない。
In view of such a problem, the spherical circuit chip described in Patent Document 2 is most desirable for suppressing cracks and chips. However, it is difficult to manufacture such a circuit chip by a semiconductor manufacturing process using a normal wafer, and the production cost has to be extremely high. Even if mass production technology for spherical circuit chips is launched, it is no exaggeration to say that it is impossible to improve the storage capacity and function to a level suitable for the RFID circuit mounted on the RFID tag.
特許文献3には、半導体のウエハから矩形状の主面を有する複数の回路チップを切り出し、その各々の主面の角を機械的加工により削り取って、多角形又は円形の主面を有する回路チップを得る手法が開示される。しかし、この機械的加工(回路チップ主面の面取り)において、回路チップの側面に上述した割れや欠け、及びこれに因るクラック面が生じる可能性は否めない。
Patent Document 3 discloses a circuit chip having a polygonal or circular main surface by cutting out a plurality of circuit chips having a rectangular main surface from a semiconductor wafer and scraping the corners of each main surface by mechanical processing. A technique for obtaining is disclosed. However, in this mechanical processing (chamfering of the main surface of the circuit chip), there is no denying the possibility that the above-mentioned cracks and chips and the crack surface due to this will occur on the side surface of the circuit chip.
特許文献4には、プラズマエッチング(プラズマダイシング)により、半導体ウエハから多角形又は円形の主面を有する複数の回路チップを切り出す手法が教示される。フッ素系ガスを用いたプラズマ等を用いたドライプロセスによるシリコン(Si)のウエハからの回路チップの切り出しは、機械的加工によるシリコンウエハからの回路チップの切り出しに比べて、回路チップの側面における割れや欠けの発生を抑え易く、その処理速度がウエットプロセスのようにシリコンウエハの特定の結晶面に支配され難い。しかし、当該ドライプロセスを促進するプラズマから放出されるイオンとシリコンウエハとの化学的な反応は、これにより形成される回路チップ(シリコン基板)の側面とその近傍における物性に影響し、特に回路チップの限られた主面内により多くの記憶素子を形成することが要請されるRFID回路において、一部の記憶素子の特性を変える可能性も否めない。従って、特許文献4は、RFIDタグに搭載されるRFIDとしての回路チップに、十分な機械的な強度を与える手法を教示するも、その特性を確保する必然性やそのための具体的な手法を示唆するに至らない。
Patent Document 4 teaches a method of cutting out a plurality of circuit chips having a polygonal or circular main surface from a semiconductor wafer by plasma etching (plasma dicing). Cutting a circuit chip from a silicon (Si) wafer by a dry process using a plasma using a fluorine-based gas is more difficult than cutting a circuit chip from a silicon wafer by mechanical processing. It is easy to suppress the occurrence of cracks and chipping, and the processing speed is hardly controlled by a specific crystal plane of the silicon wafer as in the wet process. However, the chemical reaction between the ions released from the plasma that promotes the dry process and the silicon wafer affects the physical properties of the side surface and the vicinity of the circuit chip (silicon substrate) formed thereby, in particular the circuit chip. In an RFID circuit that is required to form more memory elements in a limited main surface, there is no denying the possibility of changing the characteristics of some memory elements. Therefore, Patent Document 4 teaches a method of giving sufficient mechanical strength to a circuit chip as an RFID mounted on an RFID tag, but suggests the necessity of securing the characteristics and a specific method for that purpose. Not reached.
本発明の目的は、上記回路チップの個片化手法の改良により、回路チップの外周(主面の輪郭や側面)をクラックが生じ難いように成形して、特にRFIDタグに容易に装着され且つ外力に対して強靱な半導体回路(回路チップ)を提供することにある。
The object of the present invention is to improve the circuit chip singulation method so that the outer periphery of the circuit chip (the contour or side surface of the main surface) is shaped so as not to easily crack, and is particularly easily mounted on an RFID tag. The object is to provide a semiconductor circuit (circuit chip) that is tough against external forces.
上記課題を解決するに好適な本発明による回路チップの代表的な構造は、以下のように記される。
構造1:一対の主面とこの間に介在する側壁とを備えた半導体基板、前記一対の主面の一方に形成された電気回路、及び前記一対の主面のいずれか一方又は両方に形成され且つ前記電気回路に夫々接続される複数の導体層を備えた回路チップであって、前記半導体基板の前記主面の各々は、この主面内における延在方向が曲線のみを介して変化する輪郭を有する。
A typical structure of a circuit chip according to the present invention suitable for solving the above problems is described as follows.
Structure 1: a semiconductor substrate having a pair of main surfaces and a side wall interposed therebetween, an electric circuit formed on one of the pair of main surfaces, and one or both of the pair of main surfaces; A circuit chip comprising a plurality of conductor layers connected to the electrical circuit, respectively, wherein each of the main surfaces of the semiconductor substrate has a contour whose extending direction in the main surface changes only through a curve. Have.
半導体基板の主面をx−y平面とすると、例えば矩形の主面では、その輪郭の延在方向は、2つの直線の交差によりx軸及びy軸に対して変化する。従って、この直線の交差により主面の輪郭には「角(かど)」が形成される。本発明は、半導体基板の主面を、その輪郭のx軸及びy軸に対する延在方向が「角(かど)」を介することなく曲線的に変化するように成形する。本発明による半導体基板の主面は、例えば、円形、楕円形、又はその「角(かど)」が円弧に置き換えられた多角形(矩形等)に成形される。上記構造1を有する回路チップの詳細は、以下のように記される。
構造2:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板主面の各々の前記輪郭は、少なくとも一つの直線とその両端から夫々延在する少なくとも一つの曲線とにより構成されている。半導体基板主面は、例えば、オリエンテーションフラットが形成されたウエハ主面に似た形状や、長円状(小判状)に形成されてもよい。
構造3:構造2を有する回路チップであって、前記半導体基板主面の各々の前記輪郭は、4本の前記直線と、これらの直線の隣接し合う各一対の間に各々延在する4本の前記曲線とにより、矩形状に構成されている。
構造4:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板主面の各々の前記輪郭は、連続的に延在する曲線により円形又は楕円形に形成されている。
構造5:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板主面の各々の前記輪郭には、異なる方向に延在する一対の直線が交差する角が形成されない。
構造6:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板の前記側壁の延在方向は、前記主面の輪郭の前記曲線に規定された曲面のみにより変化する。即ち、半導体基板の側面は、上述した主面の形状に応じて滑らかな面に成形される。
構造7:構造6を有する回路チップであって、前記半導体基板の前記側壁には、異なる方向に延在する一対の平面の交差による稜線が形成されない。
構造8:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板の前記側壁は、前記半導体基板主面のいずれから、この半導体基板の厚み方向に進められたドライエッチングで形成されている。この特徴の一例は、実施例2にて詳述される。
When the main surface of the semiconductor substrate is an xy plane, for example, in the rectangular main surface, the extending direction of the contour changes with respect to the x axis and the y axis due to the intersection of two straight lines. Therefore, a “corner” is formed in the outline of the main surface by the intersection of the straight lines. In the present invention, the main surface of the semiconductor substrate is formed such that the extending direction of the contour with respect to the x-axis and the y-axis changes in a curved manner without passing through a “corner”. The main surface of the semiconductor substrate according to the present invention is formed into, for example, a circle, an ellipse, or a polygon (rectangle or the like) in which the “corner” is replaced with an arc. The details of the circuit chip having the structure 1 are described as follows.
Structure 2: A circuit chip having the structure 1, wherein each outline of the main surface of the semiconductor substrate is composed of at least one straight line and at least one curve respectively extending from both ends thereof. For example, the main surface of the semiconductor substrate may be formed in a shape similar to the main surface of the wafer on which the orientation flat is formed, or in an oval shape (oval shape).
Structure 3: A circuit chip having structure 2, wherein each of the outlines of the main surface of the semiconductor substrate has four straight lines and four lines extending between each pair of adjacent straight lines. Are formed in a rectangular shape.
Structure 4: A circuit chip having the structure 1, wherein the outline of each of the main surfaces of the semiconductor substrate is formed in a circle or an ellipse by a continuously extending curve.
Structure 5: A circuit chip having structure 1, wherein the outline of each of the main surfaces of the semiconductor substrate is not formed with an angle at which a pair of straight lines extending in different directions intersect.
Structure 6: A circuit chip having structure 1, wherein the extending direction of the side wall of the semiconductor substrate is changed only by the curved surface defined by the curve of the contour of the main surface. That is, the side surface of the semiconductor substrate is formed into a smooth surface according to the shape of the main surface described above.
Structure 7: A circuit chip having the structure 6, wherein no ridge line is formed on the side wall of the semiconductor substrate due to the intersection of a pair of planes extending in different directions.
Structure 8: A circuit chip having structure 1, wherein the side wall of the semiconductor substrate is formed by dry etching that is advanced from any of the main surfaces of the semiconductor substrate in the thickness direction of the semiconductor substrate. An example of this feature is detailed in Example 2.
回路チップの電気回路とその外部との信号の送受信に用いられる電極は、以下のように記される。
構造9:構造8を有する回路チップであって、前記複数の導体層には、前記半導体基板主面の前記一方(第1主面)に形成された第1電極と、その他方(第2主面)に形成された第2電極とが含まれ、第2電極は、第2主面から半導体基板の厚み方向に進められた前記ドライエッチングにより半導体基板の前記側壁とともに形成された「半導体基板の開口(スルーホール)」を通して前記電気回路に電気的に接続される。
構造10:構造9を有する回路チップであって、前記第2電極は、前記第2主面から前記側壁へ延在し且つこの側壁を覆う。
構造11:構造1を有する回路チップであって、前記複数の導体層には、前記半導体基板主面のいずれか一方に互いに離されて形成された第1電極及び第2電極が含まれ、第1電極の少なくとも一部分は、この部分と半導体基板主面の端との間に設けられ且つこの部分に向けて湾曲する第2電極の内周に囲まれている。第2電極は、例えば、U字状、三日月状、又はドーナツ状に成形される。
構造12:構造11を有する回路チップであって、前記第1電極の前記部分以外の他の部分は、前記第2電極と対向することなく前記半導体基板主面の端と対向している。
構造13:構造11を有する回路チップであって、前記第2電極は、その前記内周が前記第1電極の外周を囲む環状に成形されている。
The electrodes used for transmitting and receiving signals between the electric circuit of the circuit chip and the outside thereof are described as follows.
Structure 9: A circuit chip having the structure 8, wherein the plurality of conductor layers include a first electrode formed on the one (first main surface) of the semiconductor substrate main surface and the other (second main surface). The second electrode is formed together with the side wall of the semiconductor substrate by the dry etching advanced from the second main surface in the thickness direction of the semiconductor substrate. It is electrically connected to the electrical circuit through an "opening (through hole)".
Structure 10: A circuit chip having structure 9, wherein the second electrode extends from the second main surface to the side wall and covers the side wall.
Structure 11: A circuit chip having Structure 1, wherein the plurality of conductor layers include a first electrode and a second electrode formed on one of the main surfaces of the semiconductor substrate so as to be separated from each other. At least a portion of one electrode is surrounded by an inner periphery of a second electrode that is provided between this portion and the end of the main surface of the semiconductor substrate and is curved toward this portion. For example, the second electrode is formed in a U shape, a crescent shape, or a donut shape.
Structure 12: A circuit chip having the structure 11, wherein the other part of the first electrode is opposed to the end of the main surface of the semiconductor substrate without facing the second electrode.
Structure 13: A circuit chip having the structure 11, wherein the second electrode is formed in an annular shape in which the inner periphery surrounds the outer periphery of the first electrode.
半導体基板主面からみた電気回路とその外部との信号の送受信に用いられる電極との配置は、以下のように記される。
構造14:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板主面のいずれか一方における前記電気回路又はその投影を囲む外接円の直径は、この主面における前記複数の導体層又はその投影を囲む外接円の直径より小さい。
構造15:構造1を有する回路チップであって、前記半導体基板の前記一方の主面において、前記電気回路は該主面の前記輪郭から離された領域に形成され、且つこの領域には複数の能動素子(トランジスタやダイオード等)が形成されている。
構造16:構造15を有する回路チップであって、前記半導体基板の前記一方の主面において、前記領域の輪郭は多角形を呈する。
The arrangement of the electric circuit viewed from the main surface of the semiconductor substrate and the electrodes used for signal transmission / reception with the outside thereof is described as follows.
Structure 14: A circuit chip having structure 1, wherein a diameter of a circumscribed circle surrounding the electric circuit or projection thereof on any one of the principal surfaces of the semiconductor substrate is defined by the plurality of conductor layers or projections thereof on the principal surface. It is smaller than the diameter of the enclosing circumscribed circle.
Structure 15: A circuit chip having the structure 1, wherein the electric circuit is formed in a region separated from the contour of the main surface on the one main surface of the semiconductor substrate, and a plurality of the electric circuits are formed in the region. Active elements (such as transistors and diodes) are formed.
Structure 16: A circuit chip having the structure 15, wherein the outline of the region has a polygonal shape on the one main surface of the semiconductor substrate.
本発明による回路チップが搭載されたRFID回路装置の特徴は、以下のように記される。
構造17:構造9を有する回路チップ、第1アンテナが主面に形成された第1基材、及び第2アンテナが主面に形成された第2基材を備えたRFID回路装置であって、(a)前記回路チップの前記第1電極は前記第1アンテナの一端に、前記第2電極は前記第2アンテナの一端に夫々接続され、(b)前記第1アンテナの前記一端から他端への延在方向は、前記第2アンテナの前記一端から他端への延在する方向と異なる。
構造18:構造12を有する回路チップ、及び第1アンテナと第2アンテナとが互いに離されて形成された主面を有する基材を備えたRFID回路装置であって、(a)前記第1アンテナの一端と前記第2アンテナの一端とは前記基材主面で互いに対向し、(b)前記第1アンテナの一端は前記第1電極に、前記第2アンテナの一端は前記第2電極に夫々接続され、(c)前記第1アンテナは、その前記一端から前記第1電極の前記他の部分の端を越えてその他端に延在し、(d)前記第2アンテナは、その前記一端から前記第2電極の外周を越えてその他端に延在している。
構造19:構造18を有するRFID回路装置であって、前記基材の主面の少なくとも前記回路チップが搭載される領域において、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナを被覆する絶縁層は形成されていない。
構造20:構造11乃至13のいずれか一を有する回路チップ、第1アンテナと第2アンテナとが互いに離されて形成された主面を有する基材、及び前記基材の主面の少なくとも前記回路チップが搭載される領域に形成された絶縁膜を備えたRFID回路装置であって、(a)前記絶縁膜には前記第1アンテナ及び前記第2アンテナを夫々露出する少なくとも2つの開口が形成され、(b)前記回路チップの前記第1電極及び前記第2電極は、前記開口を通して前記第1アンテナ及び前記第2アンテナに夫々電気的に接続される。
The characteristics of the RFID circuit device on which the circuit chip according to the present invention is mounted are described as follows.
Structure 17: An RFID circuit device comprising a circuit chip having structure 9, a first base material on which a first antenna is formed on a main surface, and a second base material on which a second antenna is formed on a main surface, (A) The first electrode of the circuit chip is connected to one end of the first antenna, the second electrode is connected to one end of the second antenna, and (b) the one end of the first antenna to the other end. The extending direction of the second antenna is different from the extending direction of the second antenna from the one end to the other end.
Structure 18: An RFID circuit device including a circuit chip having the structure 12 and a base material having a main surface formed by separating the first antenna and the second antenna from each other, and (a) the first antenna One end of the first antenna and the one end of the second antenna are opposed to each other on the main surface of the substrate, and (b) one end of the first antenna is on the first electrode, and one end of the second antenna is on the second electrode. And (c) the first antenna extends from the one end to the other end of the first electrode, and (d) the second antenna extends from the one end. It extends to the other end beyond the outer periphery of the second electrode.
Structure 19: The RFID circuit device having the structure 18, wherein an insulating layer covering the first antenna and the second antenna is formed at least in a region where the circuit chip is mounted on the main surface of the substrate. Absent.
Structure 20: a circuit chip having any one of the structures 11 to 13, a base material having a main surface formed by separating the first antenna and the second antenna from each other, and at least the circuit of the main surface of the base material An RFID circuit device comprising an insulating film formed in a region where a chip is mounted, wherein (a) at least two openings are formed in the insulating film to expose the first antenna and the second antenna, respectively. (B) The first electrode and the second electrode of the circuit chip are electrically connected to the first antenna and the second antenna, respectively, through the opening.
上述した回路チップを製造するに好適な方法は、以下のように記される。
プロセス1:次の4つの工程が、順次行われる。
(1)複数の電気回路が互いに離されて形成された第1主面を有する半導体ウエハを用意する第1工程、
(2)前記半導体ウエハの前記第1主面又はその反対側の第2主面のいずれか一方にレジスト膜を形成し、該レジスト膜に前記複数の電気回路を互いに分離する開口パターンを形成する第2工程、
(3)前記半導体ウエハの前記一方の主面(前記第1主面/前記第2主面)を前記レジスト膜の開口パターンを通してエッチングし、前記半導体ウエハの厚さ方向に前記一方の主面から他方の主面(前記第2主面/前記第1主面)へ延在する溝を形成する第3工程、及び
(4)前記第3工程で形成された前記溝により前記電気回路を各々備えた複数の半導体基板を前記半導体ウエハから分離する第4工程。
A suitable method for manufacturing the circuit chip described above is described as follows.
Process 1: The following four steps are performed sequentially.
(1) A first step of preparing a semiconductor wafer having a first main surface formed with a plurality of electric circuits separated from each other;
(2) A resist film is formed on either the first main surface or the second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor wafer, and an opening pattern for separating the plurality of electric circuits from each other is formed on the resist film. Second step,
(3) The one main surface (the first main surface / the second main surface) of the semiconductor wafer is etched through an opening pattern of the resist film, and the one main surface extends in the thickness direction of the semiconductor wafer. A third step of forming a groove extending to the other main surface (the second main surface / the first main surface); and (4) the electric circuit is provided by the groove formed in the third step. And a fourth step of separating the plurality of semiconductor substrates from the semiconductor wafer.
さらに、(a)前記第2工程では、前記レジスト膜の開口パターンで前記一方の主面(前記第1主面/前記第2主面)内における前記電気回路の各々又はその投影の外周を囲む輪郭が形成され、且つ(b)これらの輪郭の各々は、一方の主面(前記第1主面/前記第2主面)内における延在方向が曲線のみを介して変化する。
プロセス2:前記プロセス1の前記第3工程において、前記半導体ウエハのエッチングがドライエッチングで行われ、これにより、前記溝の前記輪郭に沿う内壁を「曲面」又は「複数の曲面とそれにより各々隔てられた複数の平面」で形成する。
プロセス3:前記プロセス1の前記第3工程において、前記半導体ウエハのエッチングは、半導体ウエハのドライエッチングと、これによりエッチングされた面のパッシベーションとの交互の繰り返しで行われる。
(A) In the second step, the opening pattern of the resist film surrounds each of the electric circuits in the one main surface (the first main surface / the second main surface) or the outer periphery of the projection. Contours are formed, and (b) each of these contours changes in extending direction within one main surface (the first main surface / the second main surface) only through a curve.
Process 2: In the third step of the process 1, the semiconductor wafer is etched by dry etching, whereby the inner wall along the contour of the groove is separated from the “curved surface” or “a plurality of curved surfaces thereby. Formed by a plurality of planes.
Process 3: In the third step of the process 1, the semiconductor wafer is etched by alternately repeating dry etching of the semiconductor wafer and passivation of the surface etched thereby.
上記構造1及びこれに係る構造2乃至16の各々によれば、回路チップに加わる外力がその特定部位に集中しなくなり、よって衝撃が加わり易い環境で回路チップを使用しても、その半導体基板や割れや破断が抑止される。従って、回路チップの強靭性を向上させるのみならず、これを他の基材に実装して電子装置(例えば、RFID回路装置)を製造する工程での不良品の発生確率が格段に低減される。上記構造9乃至13の各々によれば、上述した電子装置の組立における回路チップの基材への位置合わせに許容される誤差範囲が広がるため、電子装置の製造歩留まりが向上される。上記構造14乃至16の各々によれば、例えば半導体ウエハから回路チップを切り出す工程における「回路チップに形成された電気回路」の損傷が抑えられる。上記構造17乃至20の各々によれば、RFID回路装置の組立における回路チップとアンテナとの位置合わせに許容される誤差範囲が広がり、回路チップのアンテナ(これが形成された基材)に対する搭載位置を粗く制御しても、回路チップの電極と基材上のアンテナとの電気的な接続、及び回路チップのアンテナと基材上のアンテナとの誘導結合や容量結合が確立される。
According to each of the structure 1 and the structures 2 to 16 related thereto, the external force applied to the circuit chip does not concentrate on the specific part, and therefore even if the circuit chip is used in an environment where an impact is easily applied, Cracks and breaks are suppressed. Therefore, not only the toughness of the circuit chip is improved, but also the probability of occurrence of defective products in the process of manufacturing the electronic device (for example, RFID circuit device) by mounting it on another substrate is remarkably reduced. . According to each of the structures 9 to 13, since the error range allowed for the alignment of the circuit chip to the base material in the assembly of the electronic device described above is widened, the manufacturing yield of the electronic device is improved. According to each of the structures 14 to 16, for example, damage to the “electric circuit formed on the circuit chip” in the process of cutting out the circuit chip from the semiconductor wafer can be suppressed. According to each of the structures 17 to 20, an error range allowed for the alignment of the circuit chip and the antenna in the assembly of the RFID circuit device is widened, and the mounting position of the circuit chip with respect to the antenna (the substrate on which the circuit chip is formed) is increased. Even with rough control, electrical connection between the circuit chip electrode and the antenna on the substrate, and inductive coupling and capacitive coupling between the circuit chip antenna and the antenna on the substrate are established.
一方、上記プロセス1乃至3の各々によれば、半導体基板がその「角(かど)」のない主面の輪郭に沿って、半導体ウエハ(母材)から切り出されるため、その側面は滑らかな曲面を呈し、これに加わる外力は半導体基板全体に分散される。また、半導体基板の一対の主面(上面と下面)が略同じ形状に成形されるため、回路チップの外力に対する強靭性のみならず、その他の基材への実装における基材の主面での位置合わせも容易となる。
On the other hand, according to each of the above processes 1 to 3, the semiconductor substrate is cut out from the semiconductor wafer (base material) along the outline of the main surface without the “corner”, so that the side surface is a smooth curved surface. The external force applied to this is distributed over the entire semiconductor substrate. In addition, since the pair of main surfaces (upper surface and lower surface) of the semiconductor substrate are formed in substantially the same shape, not only the toughness to the external force of the circuit chip but also the main surface of the base material in mounting on other base materials Positioning is also easy.
以下に本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings of the embodiments.
以下に、本発明の一実施形態が適用された半導体装置について、図1から図8を用いて説明する。
A semiconductor device to which an embodiment of the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明が適用されたRF−ID回路装置(RFIDタグ)の外観斜視図であり、図1(a)にその全体が、図1(b)に回路チップ1周辺の詳細図が夫々示される。また、図1(c)は、図1(a)のc−c’線に沿うRF−ID回路装置の回路チップ1周辺の断面を示す。回路チップ1は、その表裏でアンテナ21およびアンテナ22に接続されており、アンテナ21及びアンテナ22から成るダイポールアンテナで受信された外部(例えばリーダ・ライタ装置)からの電波から電力を得つつ、外部に信号電波を返すことで、外部と交信し、情報を交換する。この回路チップ1は円盤状のシリコン基板10上に形成した電気回路11(図1(b)では点線で示した領域内に形成)と、シリコン基板10の表裏に夫々形成した円形の接合電極12からなる。
FIG. 1 is an external perspective view of an RF-ID circuit device (RFID tag) to which the present invention is applied. FIG. 1 (a) is an overall view, and FIG. 1 (b) is a detailed view around a circuit chip 1. FIG. Each is shown. FIG. 1C shows a cross section around the circuit chip 1 of the RF-ID circuit device along the c-c ′ line in FIG. The circuit chip 1 is connected to the antenna 21 and the antenna 22 on the front and back sides thereof, and obtains electric power from the radio wave received from the outside (for example, a reader / writer device) received by the dipole antenna including the antenna 21 and the antenna 22 and Communicate with the outside by exchanging signal radio waves to exchange information. The circuit chip 1 includes an electric circuit 11 (formed within a region indicated by a dotted line in FIG. 1B) formed on a disk-shaped silicon substrate 10 and a circular bonding electrode 12 formed on each of the front and back surfaces of the silicon substrate 10. Consists of.
回路チップ(半導体チップとも記される)1は、例えば、図1(c)に示されるような、シリコン(Si)基板10の主面の一方(上面)に複数のトランジスタ(TR1,TR2として例示)と、当該トランジスタ間を結ぶ配線WLとを形成して成る所謂Siチップである。図1(c)にて、配線WLは、例示されたトランジスタのゲート電極を含む、シリコン基板10の一方の主面に形成される接合電極12以外の全ての導体層として定義される。また、シリコン基板10の一方の主面には、配線WLとシリコン基板10の活性領域、及び配線WL間を分離し且つ配線WLを保護する絶縁膜INSが少なくとも2層形成されている。回路チップ1に形成されるRFID回路は、情報の記録や保持に用いられるトランジスタ・アレイ(複数のトランジスタの集合体)と、RF−ID回路装置の外部に置かれた端末と当該複数のトランジスタとの間で情報の交換させるインタフェースに含まれる他のトランジスタや電気素子(キャパシタやインダクタ)とで概ね構成される。トランジスタ・アレイやインタフェースは、シリコン基板10の一方の主面において、電気回路11と規定された領域に形成される。図1(c)に例示されたトランジスタTR1,TR2は、電気回路なる領域11におけるRFID回路のイメージを雑駁に示すもので、実際の電気回路11には図示された以上の多数のトランジスタや配線が形成され、トランジスタの形状も電界効果型に限らず、例えばバイポーラ型やダイオードに適宜置き換えられる。なお、シリコン基板10の他方の主面(下面)に形成された接合電極12は、その主面間を貫くスルーホールTHに形成された導体で一方の主面(上面)に形成された配線WLと接続される。
A circuit chip (also referred to as a semiconductor chip) 1 is exemplified as a plurality of transistors (TR1, TR2) on one (upper surface) of the main surface of a silicon (Si) substrate 10 as shown in FIG. ) And a wiring WL that connects the transistors. In FIG. 1C, the wiring WL is defined as all conductor layers other than the junction electrode 12 formed on one main surface of the silicon substrate 10 including the gate electrode of the illustrated transistor. Further, on one main surface of the silicon substrate 10, at least two layers of insulating films INS that separate the wirings WL from the active regions of the silicon substrate 10 and protect the wirings WL are formed. The RFID circuit formed on the circuit chip 1 includes a transistor array (collection of a plurality of transistors) used for recording and holding information, a terminal placed outside the RF-ID circuit device, and the plurality of transistors. It is generally composed of other transistors and electric elements (capacitors and inductors) included in an interface for exchanging information between the two. The transistor array and the interface are formed in a region defined as the electric circuit 11 on one main surface of the silicon substrate 10. The transistors TR1 and TR2 illustrated in FIG. 1C show an image of the RFID circuit in the electric circuit region 11, and the actual electric circuit 11 includes a larger number of transistors and wirings than those shown in the figure. The formed transistor is not limited to the field effect type, and can be appropriately replaced with, for example, a bipolar type or a diode. The bonding electrode 12 formed on the other main surface (lower surface) of the silicon substrate 10 is a conductor WL formed on one main surface (upper surface) with a conductor formed in a through hole TH passing through the main surfaces. Connected.
接合電極12の各々は、銅やアルミニウム等の金属又はこれを含む合金で形成されるも、その表面が金メッキにより保護された回路電極であり、アルミ箔から構成されるアンテナ21、22とは超音波溶接により接合される。アンテナ21は例えばポリエチレンテレフタレート(PET)やポリスチレンナフタレート(PEN)等の樹脂材料から成るベースフィルム23上に形成され、アンテナ22も同様な樹脂材料からなるベースフィルム24上に形成されており、両者を貼り合わせることで回路チップ1とアンテナ21、22の保護を実現している。ベースフィルム23、24はともに一方向に延在して成形され、夫々の主面においてアンテナ21、22は当該延在方向に延びる。アンテナ21、22が、少なくとも回路チップ1に重ならない領域において十分な強度で形成されるとき、ベースフィルム23、24の双方の主面を互いに重複させなくともよく、例えば、図1(c)に示すように、回路チップ1との接合領域から外側に延在する部分でアンテナ21、22を夫々露出させてもよい。
Each of the bonding electrodes 12 is a circuit electrode formed of a metal such as copper or aluminum or an alloy containing the same, but the surface thereof is protected by gold plating. Joined by sonic welding. The antenna 21 is formed on a base film 23 made of a resin material such as polyethylene terephthalate (PET) or polystyrene naphthalate (PEN), and the antenna 22 is also formed on a base film 24 made of a similar resin material. The circuit chip 1 and the antennas 21 and 22 are protected by bonding. The base films 23 and 24 are both formed to extend in one direction, and the antennas 21 and 22 extend in the extending direction on their main surfaces. When the antennas 21 and 22 are formed with sufficient strength at least in a region that does not overlap the circuit chip 1, the main surfaces of the base films 23 and 24 do not have to overlap each other. For example, as shown in FIG. As shown, the antennas 21 and 22 may be exposed at portions extending outward from the junction region with the circuit chip 1.
図1(a)から明らかなように、回路チップ1は概ね円盤状に成形され、図1(b)に示されるように、電気回路11や接合電極12が形成されるシリコン基板10の主面には「角」がない。即ち、矩形の基板主面に形成された従来の半導体回路チップにおいて、外力の印加により「欠け」や「割れ」を誘発した角部分が回路チップ1にはない。このため、ベースフィルム23およびベースフィルム24が柔軟な薄い樹脂フィルムから成るRF−ID回路装置を、これにより識別される物体に貼り付けたときに、当該ベースフィルム23、24を通して回路チップ1に曲げやねじりなどの外力が加わっても、回路チップが割れたり欠けたりする可能性は格段に低減される。また、回路チップ1の個片化をシリコンウエハ(半導体基材)のドライエッチングで行い、その実質的な強度を決めるシリコン基板(半導体基板)10の側面(図1(c)では左右の面)におけるクラック面の発生を抑止したことも、回路チップ1の斯様な強度の向上に寄与すると考察される。
As is clear from FIG. 1A, the circuit chip 1 is generally formed in a disc shape, and as shown in FIG. 1B, the main surface of the silicon substrate 10 on which the electric circuit 11 and the bonding electrode 12 are formed. There is no “horn”. That is, in the conventional semiconductor circuit chip formed on the main surface of the rectangular substrate, the circuit chip 1 does not have a corner portion that induces “chip” or “crack” by applying external force. For this reason, when the RF-ID circuit device in which the base film 23 and the base film 24 are made of a flexible thin resin film is attached to an object identified by this, the circuit chip 1 is bent through the base films 23 and 24. Even if an external force such as twisting or twisting is applied, the possibility of the circuit chip breaking or chipping is greatly reduced. Further, the circuit chip 1 is separated into individual pieces by dry etching of a silicon wafer (semiconductor substrate), and the side surface of the silicon substrate (semiconductor substrate) 10 that determines the substantial strength (left and right surfaces in FIG. 1C). It is considered that the suppression of the occurrence of the crack surface in this also contributes to the improvement of the strength of the circuit chip 1.
次に、上述したRF−ID回路装置の製造方法を、順を追って説明する。図2は、回路チップ1の製造に係る半導体前工程において、加工途中のシリコンウエハ100の外観を示す。図2(a)にシリコンウエハ100の主面全体を、図2(b)にシリコンウエハ100の主面に形成されつつある複数の上記電気回路11の配置を夫々示す。シリコンウエハ100の主面上には多数の電気回路11が形成されている。実際の実施例ではシリコンウエハは直径200mmで、個々の電気回路11は直径0.5mm程度の領域に形成されているため、1枚のウエハ上に電気回路11は数十万個存在する。しかし、図が煩雑になるのを避けるため、複数の電気回路11を長方形領域に配置した回路グループ110毎に分けて示した。回路グループ110の内部には、図2(b)に示すように、長方形の領域に多数の電気回路11が配置されている。ウエハ100の外周部に隣接する回路グループ111では、ウエハ主面の端に掛かった電気回路11が欠落する。
Next, a method for manufacturing the above-described RF-ID circuit device will be described step by step. FIG. 2 shows an appearance of the silicon wafer 100 during processing in the semiconductor pre-process related to the manufacture of the circuit chip 1. FIG. 2A shows the entire main surface of the silicon wafer 100, and FIG. 2B shows the arrangement of the plurality of electric circuits 11 being formed on the main surface of the silicon wafer 100. A large number of electric circuits 11 are formed on the main surface of the silicon wafer 100. In an actual embodiment, a silicon wafer has a diameter of 200 mm, and each electric circuit 11 is formed in an area having a diameter of about 0.5 mm. Therefore, there are several hundred thousand electric circuits 11 on one wafer. However, in order to avoid complication of the figure, the plurality of electric circuits 11 are shown separately for each circuit group 110 arranged in a rectangular region. Inside the circuit group 110, as shown in FIG. 2B, a large number of electric circuits 11 are arranged in a rectangular area. In the circuit group 111 adjacent to the outer peripheral portion of the wafer 100, the electric circuit 11 applied to the end of the wafer main surface is missing.
図2(b)において、回路グループ110を構成する複数の電気回路11は、実際より数倍大きく描画してある。回路グループ110の形状は、ステッパ露光機を用いたフォトリソ工程で、これを構成する電気回路11の全てのパターンが1回の露光処理で露光できる大きさに設定してある。
In FIG. 2B, the plurality of electric circuits 11 constituting the circuit group 110 are drawn several times larger than actual. The shape of the circuit group 110 is set to such a size that all the patterns of the electric circuit 11 constituting the circuit group 110 can be exposed by one exposure process in a photolithography process using a stepper exposure machine.
個々の電気回路11は、従来の四角形の半導体チップで標準であった四角形のレイアウトで形成せず、個片切断時に失われる角部を避けるように、円形領域内に収めるに好適な多角形形状に形成されている。理想的には、最終的な回路チップ1の形状である円形に相似な形状で夫々の電気回路(領域)11を配置することが、ウエハ100の主面における回路チップ1の集積率を高める上で好ましい。しかし、既に実用化されている半導体集積回路の設計手法を用いて複数の電気回路11の各々をウエハ100の主面に描画する上で、個々の電気回路11を、複数個の四角形のパターン領域を組み合わせて設計したため、その輪郭は図2(b)に示すような多角形形状を呈した。電気回路11のパターンは、回路グループ110の内部で互い違いに配置(Staggered Layout)され、後の工程でシリコン基板10を切り離す時に回路チップ1の修得個数が多くなるようにウエハ100の主面内で最密に充填される。
The individual electric circuits 11 are not formed in a rectangular layout that is standard in a conventional rectangular semiconductor chip, but are polygonal shapes suitable for being accommodated in a circular region so as to avoid corners lost when cutting individual pieces. Is formed. Ideally, disposing each electric circuit (region) 11 in a shape similar to a circle that is the shape of the final circuit chip 1 increases the integration rate of the circuit chips 1 on the main surface of the wafer 100. Is preferable. However, when each of the plurality of electric circuits 11 is drawn on the main surface of the wafer 100 using a semiconductor integrated circuit design method that has already been put into practical use, each of the electric circuits 11 is divided into a plurality of rectangular pattern regions. Therefore, the outline has a polygonal shape as shown in FIG. The pattern of the electric circuit 11 is staggered within the circuit group 110 (Staggered Layout), and the number of acquired circuit chips 1 is increased in the main surface of the wafer 100 when the silicon substrate 10 is separated in a later process. Closely packed.
次に回路チップ1の表面側となるウエハ100の主面に電気回路11とアンテナとの接続用電極12を形成する。図3に示すように、電気回路11の中央部に円形の電極12を形成する。接続用電極12は、銅スパッタ膜を種電極層(Seed Electrode Layer)として形成し、これに金を電解メッキすることで金の厚膜を形成して、アンテナとの超音波接合し易くする。このとき、円形の電極12は完成時の回路チップ1の直径より小さくすることで、後の工程で表裏に形成された接続用電極12の短絡の危険性が軽減される。
Next, an electrode 12 for connecting the electric circuit 11 and the antenna is formed on the main surface of the wafer 100 which is the surface side of the circuit chip 1. As shown in FIG. 3, a circular electrode 12 is formed at the center of the electric circuit 11. The connection electrode 12 is formed by forming a copper sputtered film as a seed electrode layer and electroplating gold to form a thick gold film to facilitate ultrasonic bonding with the antenna. At this time, by making the circular electrode 12 smaller than the diameter of the circuit chip 1 at the time of completion, the risk of short-circuiting of the connection electrodes 12 formed on the front and back in a later process is reduced.
さらに、図4および5に示すように、ウエハ100の主面に形成された複数の電気回路11を回路チップ1毎に分離する溝加工を形成する。図4(a)にウエハ100の全体形状を、図4(b)にウエハ100の主面における回路グループ110内部のレイアウトを、図5に電気回路11の断面構造を示す。回路グループ110の内部には、回路チップ1に分けられる複数の回路素子(電気回路11)が配置される。また、ウエハ100の周辺にはリング状の残留部分112が形成される。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, a groove process for separating the plurality of electric circuits 11 formed on the main surface of the wafer 100 for each circuit chip 1 is formed. 4A shows the overall shape of the wafer 100, FIG. 4B shows the layout inside the circuit group 110 on the main surface of the wafer 100, and FIG. 5 shows the cross-sectional structure of the electric circuit 11. As shown in FIG. Inside the circuit group 110, a plurality of circuit elements (electric circuits 11) divided into circuit chips 1 are arranged. A ring-shaped residual portion 112 is formed around the wafer 100.
図4(b)に示されるように、回路グループ110に配置された電気回路11を覆い隠すように形成された円形のフォトレジストパターン31により、回路チップ1に成形される部分が保護される。フォトレジストパターン31は一部に孔形状32を有する。
As shown in FIG. 4B, the circular photoresist pattern 31 formed so as to cover the electric circuit 11 arranged in the circuit group 110 protects the portion formed on the circuit chip 1. The photoresist pattern 31 has a hole shape 32 in part.
フォトレジストパターン31を保護膜として、ウエハ100をエッチング加工して溝101および丸孔102を形成する。このとき溝101により電気回路11は丸く囲まれている。エッチング加工は、フッ素系ガスのプラズマを用いたドライプロセスで行うが、その好適な一例の詳細は後述する。
Using the photoresist pattern 31 as a protective film, the wafer 100 is etched to form grooves 101 and round holes 102. At this time, the electric circuit 11 is circled by the groove 101. Etching is performed by a dry process using a fluorine-based gas plasma, and a preferred example will be described in detail later.
次に、図6に示すようにウエハ100の表面からフォトレジストパターン31を剥離し、当該表面にバックグラインドテープ(Back Grinding Tape)34を貼り付ける。上記ドライプロセス(ドライエッチング)によりウエハ100の表面に形成された溝で互いに隔てられた複数の回路グループ110及びリング状残留部分112の各々の上面にはバックグラインドテープ34が貼られるため、その各々の上面の輪郭は破線で示される。図6(b)は、図6(a)に示される回路グループ110毎に形成された一つの回路チップ1に相当する部分の断面を示し、溝101により回路チップ1毎に分けられたシリコン基板10の上面が図6(a)に示されるウエハ100の「表面」に、当該シリコン基板10の下面が後述するウエハ100の「裏面」に、夫々相当する。従って、バックグラインドテープ34はシリコン基板10の上面(及びこれに形成された接合電極12等)に付着する。ウエハ100表面の回路グループ110と残留部分112とを隔てる領域は、ドライエッチングにより、これらの上面に対して陥没している。
Next, as shown in FIG. 6, the photoresist pattern 31 is peeled off from the surface of the wafer 100, and a back grinding tape 34 is attached to the surface. Since the back grind tape 34 is pasted on the upper surface of each of the plurality of circuit groups 110 and the ring-shaped residual portion 112 separated from each other by grooves formed on the surface of the wafer 100 by the dry process (dry etching), each of them. The outline of the upper surface of is indicated by a broken line. FIG. 6B shows a cross section of a portion corresponding to one circuit chip 1 formed for each circuit group 110 shown in FIG. 6A, and the silicon substrate divided for each circuit chip 1 by the groove 101. 10 corresponds to the “front surface” of the wafer 100 shown in FIG. 6A, and the lower surface of the silicon substrate 10 corresponds to the “back surface” of the wafer 100 described later. Accordingly, the back grind tape 34 adheres to the upper surface of the silicon substrate 10 (and the bonding electrode 12 and the like formed thereon). A region separating the circuit group 110 and the remaining portion 112 on the surface of the wafer 100 is depressed with respect to these upper surfaces by dry etching.
表面にバックグラインドテープ34を貼り付けた状態でウエハ100の裏面を研削すると、回路グループ110の各々は、ウエハ100の表面にて溝101で区切られた電気回路11を有する複数のシリコン基板10へ分割される。シリコン基板10の各々の主面は、角(かど)のない、例えば円形の輪郭を有する。化学機械研磨(CMP,Chemical Mechanical Polishing)等によるウエハ100の裏面の研削加工において、ウエハ100の周縁の残留部分112は当該裏面内での「研削厚さむら」を軽減するため、ウエハ100の周縁付近から分離されるシリコン基板10が、その中心部から分離されるシリコン基板10に比して薄くなる現象は抑止される。図6(b)は、このウエハ100の裏面の研削加工が終了したときのシリコン基板10の断面を示す。
When the back surface of the wafer 100 is ground with the back grind tape 34 attached to the front surface, each of the circuit groups 110 is transferred to the plurality of silicon substrates 10 having the electric circuits 11 separated by the grooves 101 on the front surface of the wafer 100. Divided. Each main surface of the silicon substrate 10 has, for example, a circular outline without corners. In grinding processing of the back surface of the wafer 100 by chemical mechanical polishing (CMP) or the like, the remaining portion 112 on the peripheral edge of the wafer 100 reduces the “unevenness of grinding thickness” in the back surface. The phenomenon that the silicon substrate 10 separated from the vicinity becomes thinner than the silicon substrate 10 separated from the central portion thereof is suppressed. FIG. 6B shows a cross section of the silicon substrate 10 when grinding of the back surface of the wafer 100 is completed.
図7(a)は、研削加工後のウエハ100(複数の回路グループ110とリング状残留部分112に分離されている)をその裏面側から見た斜視図であり、回路グループ110間の溝及び回路グループ110とウエハ100のリング状残留部分112とを隔てる領域からは、ウエハ100の表面に貼られたバックグラインドテープ34が露出している。回路グループ110の各々は、図示せざるも、さらに複数の回路チップ1に対応したシリコン基板10に分離されている。このウエハ100の裏面全体(換言すれば、回路チップ1の下面側)に金属膜(又は合金膜)を図7(b)に示す如く成膜し、これを裏面電極13とする。本実施例では、当該金属膜(裏面電極13)とシリコンとの密着性を改善するために、ウエハ100の裏面側で露出されるシリコン基板10の面に、下地層として金属チタン薄膜を蒸着形成し、さらに当該回路チップ1とこれに対する外部回路(例えば、RFIDタグのアンテナ)との接合安定性を確保するために、金属チタン薄膜上に金メッキで上層膜を成膜して、裏面電極13を完成させる。
FIG. 7A is a perspective view of the wafer 100 after grinding (separated into a plurality of circuit groups 110 and a ring-shaped residual portion 112) as viewed from the back surface side. The back grind tape 34 affixed to the surface of the wafer 100 is exposed from the region separating the circuit group 110 and the ring-shaped residual portion 112 of the wafer 100. Although not shown, each of the circuit groups 110 is further separated into silicon substrates 10 corresponding to a plurality of circuit chips 1. A metal film (or alloy film) is formed on the entire back surface of the wafer 100 (in other words, the lower surface side of the circuit chip 1) as shown in FIG. In the present embodiment, in order to improve the adhesion between the metal film (back electrode 13) and silicon, a metal titanium thin film is deposited on the surface of the silicon substrate 10 exposed on the back side of the wafer 100 as a base layer. Further, in order to secure the bonding stability between the circuit chip 1 and an external circuit (for example, an RFID tag antenna), an upper layer film is formed by gold plating on the metal titanium thin film, and the back electrode 13 is formed. Finalize.
裏面電極13は、先述した接合用電極12と同様に、回路チップ1の電気回路11とRF−ID回路装置のアンテナとの電気的な接合に用いられるが、その形成手法や形状が回路チップ1の表面側の接合用電極12と異なる。即ち、シリコンウエハ100のドライエッチングにより形成された溝101内壁(個片化された回路チップ1のシリコン基板10の側壁となる)のみならず、同様に形成された丸孔102の内壁にも裏面電極13が成膜される。シリコン基板10の表面(シリコンウエハ100の状面)に予め成膜された電極12は、シリコン基板10の外径より小さい範囲(シリコン基板10の表面内)に収まるため、当該電極12には裏面電極13と接する部分が無く、それ故、シリコン基板10の表裏間で回路ショート(電気的短絡)は生じない。また、電気回路11の一部(導体層)が丸孔102の内壁に接するように形成されれば、裏面電極13は当該丸孔102の内壁面を介して電気回路11に導通される。裏面電極13となる金属膜は、バックグラインドテープ34のシリコン基板10から露出した部分にも付着するが、この余剰に形成された金属膜は、複数の回路グループ110(シリコン基板10の集合体)をバックグラインドテープ34から保持テープに転写(transfer)する次の工程でバックグラインドテープ34に付着したまま、シリコン基板10から引きはがされる。
The back electrode 13 is used for electrical joining between the electrical circuit 11 of the circuit chip 1 and the antenna of the RF-ID circuit device, similarly to the joining electrode 12 described above. This is different from the bonding electrode 12 on the surface side. That is, not only the inner wall of the groove 101 formed by dry etching of the silicon wafer 100 (becomes the side wall of the silicon substrate 10 of the circuit chip 1 singulated), but also the inner wall of the round hole 102 formed in the same manner on the back surface. An electrode 13 is formed. Since the electrode 12 previously formed on the surface of the silicon substrate 10 (the surface of the silicon wafer 100) is within a range smaller than the outer diameter of the silicon substrate 10 (within the surface of the silicon substrate 10), the electrode 12 has a back surface. There is no portion in contact with the electrode 13, and therefore a circuit short circuit (electrical short circuit) does not occur between the front and back surfaces of the silicon substrate 10. Further, if a part (conductor layer) of the electric circuit 11 is formed so as to be in contact with the inner wall of the round hole 102, the back electrode 13 is electrically connected to the electric circuit 11 through the inner wall surface of the round hole 102. The metal film that becomes the back electrode 13 also adheres to the portion of the back grind tape 34 that is exposed from the silicon substrate 10, but this excessively formed metal film is composed of a plurality of circuit groups 110 (aggregates of silicon substrates 10). The silicon substrate 10 is peeled off while being attached to the back grind tape 34 in the next step of transferring from the back grind tape 34 to the holding tape.
図8(a)は、バックグラインドテープ34から複数の回路グループ110(シリコン基板10の集合体)が転写された保持テープ35の全体斜視図を、図8(b)は当該保持テープ35のシリコン基板10の一つが転写された部分の断面図を夫々示す。上述の如く加工された複数のシリコン基板10の裏面(図8(b)では下面)には、保持テープ35が貼り付けられ、その後、当該シリコン基板10の表面(おもてめん,図8(b)では上面)からバックグラインドテープ34が剥がされる。図8(a)は、保持テープ35に貼り付けられた複数のシリコン基板10からバックグラインドテープ34が除去された後の当該保持テープ35を示し、回路グループ110の各々の面は先述したシリコンウエハ100の表面に対応する。保持テープ35は保持枠36に張られている。これにより、保持テープ35の主面には張力が与えられ、コレット(Collet)等によるシリコン基板10の各々の保持テープ35からの剥離を容易にする。
8A is an overall perspective view of the holding tape 35 to which a plurality of circuit groups 110 (an assembly of the silicon substrates 10) are transferred from the back grind tape 34, and FIG. 8B is a silicon view of the holding tape 35. Cross-sectional views of portions where one of the substrates 10 has been transferred are shown. A holding tape 35 is affixed to the back surface (the lower surface in FIG. 8B) of the plurality of silicon substrates 10 processed as described above, and then the front surface of the silicon substrate 10 (Otemen, FIG. 8 ( In b), the back grind tape 34 is peeled off from the upper surface). FIG. 8A shows the holding tape 35 after the back grind tape 34 is removed from the plurality of silicon substrates 10 affixed to the holding tape 35. Each surface of the circuit group 110 is the silicon wafer described above. Corresponds to 100 surfaces. The holding tape 35 is stretched on the holding frame 36. Thereby, tension is given to the main surface of holding tape 35, and peeling from each holding tape 35 of silicon substrate 10 by a collet (Collet) etc. is made easy.
複数のシリコン基板10は、その各々が属する回路グループ110毎、バックグラインドテープ34から保持テープ35に転写されるため、保持テープ35の主面には当該回路グループ110の複数個が並ぶ。一方、シリコンウエハ100の裏面研削(バックグラインド)時に複数の回路グループ110を周辺で支えた上記残留部分112と、バックグラインドテープ34に付着した余分な裏面電極13(金属膜)は、当該転写工程にて、バックグラインドテープ34に付着して除去されるため、これらは保持テープ35の主面に現れない。保持テープ35の主面からの複数のシリコン基板10の取り外しは、従来のチップ剥離技術(例えば、コレットへのチップの真空吸着)により回路チップ1毎に順次行われるが、薬品処理で保持テープ35の粘着力を失活(deactivate)させて、複数の回路チップ1を一括して保持テープ35から取り外してもよい。
Since the plurality of silicon substrates 10 are transferred from the back grind tape 34 to the holding tape 35 for each circuit group 110 to which each of the silicon substrates 10 belongs, a plurality of the circuit groups 110 are arranged on the main surface of the holding tape 35. On the other hand, the remaining portion 112 that supports the plurality of circuit groups 110 around the back surface of the silicon wafer 100 during back grinding (back grinding) and the excess back electrode 13 (metal film) attached to the back grinding tape 34 are used in the transfer process. Thus, since they adhere to the back grind tape 34 and are removed, they do not appear on the main surface of the holding tape 35. The removal of the plurality of silicon substrates 10 from the main surface of the holding tape 35 is sequentially performed for each circuit chip 1 by a conventional chip peeling technique (for example, vacuum suction of the chip to the collet). The plurality of circuit chips 1 may be collectively removed from the holding tape 35 by deactivating the adhesive force.
以上に説明した本実施例で得られる回路チップ1の一例は、図8(b)に破線で囲まれて示される断面構造を有する。この回路チップ1がRFID回路装置(RFIDタグ)に搭載される半導体チップとして製造されるとき、RFID回路装置のアンテナ(図1の参照番号21,22)に接続される一対の電極は、回路チップ1の一対の主面(その厚さ方向で対向し合う)に接合電極12及び裏面電極13として別々に形成される。回路チップ1の主面や厚さは、その形状を支配的に決めるシリコン等の半導体基板10の主面や厚さとしても論じられる。回路チップ1に設けられた一対の電極の一方(接合電極12)が形成される半導体基板10の主面(上面)には、複数のトランジスタを含む電気回路11が形成され、この主面上で当該電極12は図示されない絶縁膜により電気回路11と電気的に分離され、且つ当該絶縁膜の外側又はこれに形成されたコンタクトホール(Contact Hole)により電気回路11の特定箇所と電気的に接続される。
One example of the circuit chip 1 obtained in the present embodiment described above has a cross-sectional structure shown by being surrounded by a broken line in FIG. When this circuit chip 1 is manufactured as a semiconductor chip mounted on an RFID circuit device (RFID tag), the pair of electrodes connected to the antennas (reference numerals 21 and 22 in FIG. 1) of the RFID circuit device are circuit chips. A pair of main surfaces (which face each other in the thickness direction) are separately formed as a bonding electrode 12 and a back electrode 13. The main surface and thickness of the circuit chip 1 are also discussed as the main surface and thickness of the semiconductor substrate 10 made of silicon or the like that determines its shape. An electrical circuit 11 including a plurality of transistors is formed on the main surface (upper surface) of the semiconductor substrate 10 on which one of the pair of electrodes (bonding electrode 12) provided on the circuit chip 1 is formed. The electrode 12 is electrically separated from the electric circuit 11 by an insulating film (not shown), and is electrically connected to a specific portion of the electric circuit 11 by the contact hole formed outside or on the insulating film. The
一方、上記一対の電極の他方(裏面電極13)は、半導体基板10のもう一つの主面(下面)のみならず、この2つの主面間に延在する側面(回路チップ1を分離する溝101の内壁として形成)及び丸孔102の内壁にも形成され、丸孔102の内壁に形成された電極(金属膜)13は半導体基板10の上面で上記電気回路11の別の特定箇所に電気的に接続される。半導体基板10の側面に形成される当該電極(金属膜)13は、その側面の半導体基板10の上面と接する端部まで延在し得るが、上述した接合電極12及び電気回路11が半導体基板10の上面(主面の一方)にて、当該上面の端部より離されて形成されることにより、接合電極12や電気回路11との不測の電気的接続は形成されない。即ち、半導体基板10の上面において、接合電極12及び電気回路11の各々と当該上面の端部(主面の外周)との間には空白の領域(Dead Space)が設けられる。
On the other hand, the other of the pair of electrodes (back surface electrode 13) is not only the other main surface (lower surface) of the semiconductor substrate 10, but also a side surface (groove separating the circuit chip 1) extending between the two main surfaces. The electrode (metal film) 13 formed on the inner wall of the round hole 102 is electrically connected to another specific portion of the electric circuit 11 on the upper surface of the semiconductor substrate 10. Connected. The electrode (metal film) 13 formed on the side surface of the semiconductor substrate 10 can extend to an end portion in contact with the upper surface of the semiconductor substrate 10 on the side surface, but the bonding electrode 12 and the electric circuit 11 described above are included in the semiconductor substrate 10. Since the upper surface (one of the main surfaces) is separated from the end of the upper surface, unexpected electrical connection with the bonding electrode 12 or the electric circuit 11 is not formed. That is, on the upper surface of the semiconductor substrate 10, a blank space (Dead Space) is provided between each of the bonding electrode 12 and the electric circuit 11 and an end portion (outer periphery of the main surface) of the upper surface.
回路チップ1、即ち半導体基板10の上記一対の主面の輪郭(外周の形状)の各々は、図5を参照して説明されたドライエッチングにより、「角(かど)」のない形状(Nonangular Shape)を呈する。「角」のない形状という観点には、円形及び楕円形のみならず、「その両端から曲線状の辺が夫々延びる直線状の辺」を少なくとも一つ含む形状も含まれる。例えば、矩形主面の四隅の各々で、互いに接しようとする直線状の2辺の間に曲線状の辺を挿入しても、「角」のない主面形状は得られる。このように成形された主面を有する半導体基板10の側面には、当該主面の輪郭に応じた滑らかな曲面が形成され、直線状の辺に応じた平面の一対に因る稜線は形成されない。本発明者らが経験的に得た知見に拠れば、回路チップ1やこれを搭載したRFID回路装置に掛かる外力(衝撃等)の影響は、半導体基板10の側面に顕著に現れる。しかし、半導体基板10の側面における稜線(所謂、「角(かど)」)の形成を抑えることにより、この側面に加わる外力の特定箇所(即ち、稜線)への集中が緩和され、半導体基板10全体に分散される。従って、半導体基板10の側面における「欠け」や「劈開」の発生が抑制される。ウエハ100等の母材からの半導体基板10の分離には、ウエットエッチングも適用できるが、アスペクト比(エッチング面積に対するエッチング深さの比)の大きいドライエッチングでは、回路チップ1間を分離する溝101の幅が狭められ、より多くの回路チップ1を母材から得られる。
Each of the contours (periphery shapes) of the pair of main surfaces of the circuit chip 1, that is, the semiconductor substrate 10, has a shape without a “corner” by dry etching described with reference to FIG. 5. ). From the viewpoint of a shape having no “corner”, not only a circular shape and an elliptical shape but also a shape including at least one “straight side extending from each end of the curved line” is included. For example, even if a curved side is inserted between two straight sides that are to contact each other at each of the four corners of the rectangular main surface, a main surface shape without “corners” can be obtained. A smooth curved surface corresponding to the contour of the main surface is formed on the side surface of the semiconductor substrate 10 having the main surface formed in this way, and no ridge line due to a pair of planes corresponding to the straight side is formed. . According to the knowledge obtained by the present inventors, the influence of an external force (such as an impact) applied to the circuit chip 1 and the RFID circuit device on which the circuit chip 1 is mounted appears remarkably on the side surface of the semiconductor substrate 10. However, by suppressing the formation of a ridge line (so-called “corner”) on the side surface of the semiconductor substrate 10, the concentration of external force applied to the side surface on a specific portion (that is, the ridge line) is alleviated, and the entire semiconductor substrate 10. To be distributed. Therefore, occurrence of “chip” and “cleavage” on the side surface of the semiconductor substrate 10 is suppressed. For the separation of the semiconductor substrate 10 from the base material such as the wafer 100, wet etching can also be applied. However, in dry etching with a large aspect ratio (ratio of etching depth to etching area), the groove 101 for separating the circuit chips 1 from each other. Thus, more circuit chips 1 can be obtained from the base material.
本実施例では、シリコンウエハ100の主面(それに形成された回路グループ110の各々)に、複数の半導体基板(シリコン基板)10を最密に充填して、より多くの回路チップ1を得るために、図2(b)に示す如く、円形の半導体基板(シリコン基板)10の主面をシリコンウエハ100の主面内に互い違いに配置した。しかし、回路チップ1の用途(例えば、RFID回路装置への搭載)に応じて、半導体基板10の主面の形状は、「角」を持たないという条件を満たす限りにおいて適宜変更され、そのシリコンウエハ100の主面内における配置も最適化される。
In this embodiment, the main surface of the silicon wafer 100 (each of the circuit groups 110 formed on the silicon wafer 100) is filled with a plurality of semiconductor substrates (silicon substrates) 10 in order to obtain more circuit chips 1. Further, as shown in FIG. 2B, the main surface of the circular semiconductor substrate (silicon substrate) 10 is alternately arranged in the main surface of the silicon wafer 100. However, depending on the application of the circuit chip 1 (for example, mounting on an RFID circuit device), the shape of the main surface of the semiconductor substrate 10 is appropriately changed as long as the condition that it does not have “corners” is satisfied. The arrangement in 100 main planes is also optimized.
例えば、図9に示すようにシリコンウエハ100の主面に複数の半導体基板10を格子状に配置してもよい。この例は、シリコンウエハ100から最大限の円形の主面を有する回路チップ1を得るには適さないものの、その前工程において、ダイシング加工で切り出される従来品種(厚いチップ)の前工程用フォトマスクの利用を可能にする。従って、高価なフォトマスクを新たに用意する必要がなくなり、回路チップ1の製造コストが低廉に抑えられる。
For example, as shown in FIG. 9, a plurality of semiconductor substrates 10 may be arranged in a lattice pattern on the main surface of the silicon wafer 100. Although this example is not suitable for obtaining the circuit chip 1 having the maximum circular main surface from the silicon wafer 100, a photomask for a pre-process of a conventional product (thick chip) cut out by dicing in the pre-process. Enables the use of. Therefore, it is not necessary to prepare a new expensive photomask, and the manufacturing cost of the circuit chip 1 can be reduced.
図10には、回路チップ1(半導体基板10)の主面が「その両端から曲線状の辺が夫々延びる直線状の辺」を少なくとも一つ含む輪郭を有する一例が示される。この回路チップ1aの主面の輪郭は、仮想的に「方形」又は「矩形」を成す直線状の4辺と、当該4辺の隣接し合う各一対の間に延びる円弧状の辺とで形作られる。この回路チップ1aは、方形に近い主面形状を呈するため、方形の主面を有する通常の回路チップに合わせて設計された電気回路11を当該回路チップ1aに形成できる。即ち、回路チップ1aの電気回路11を新たに設計する必要が無く、この新たな電気回路11に応じたフォトマスクの作製が不要となるため、その製造コストが大幅に低減される。また、回路チップ1aの主面をシリコンウエハ等の母材の主面内に格子状に配置することにより、その製造プロセスは、方形の主面を有する従来の回路チップの製造プロセスを概ね踏襲でき、製造ラインによっては回路チップ1aと従来の回路チップとの製造が容易に混在される。
FIG. 10 shows an example in which the main surface of the circuit chip 1 (semiconductor substrate 10) has a contour including at least one “straight side extending from each of the curved sides”. The contour of the main surface of the circuit chip 1a is formed by four straight sides virtually forming a “square” or “rectangle” and arc-shaped sides extending between each pair of adjacent four sides. It is. Since the circuit chip 1a has a main surface shape close to a square, an electric circuit 11 designed in accordance with a normal circuit chip having a square main surface can be formed on the circuit chip 1a. That is, it is not necessary to newly design the electric circuit 11 of the circuit chip 1a, and it is not necessary to produce a photomask according to the new electric circuit 11, so that the manufacturing cost is greatly reduced. Further, by arranging the main surface of the circuit chip 1a in a lattice shape in the main surface of a base material such as a silicon wafer, the manufacturing process can generally follow the manufacturing process of a conventional circuit chip having a rectangular main surface. Depending on the production line, the production of the circuit chip 1a and the conventional circuit chip can be easily mixed.
一方、図10に示す回路チップ1aの主面の輪郭を成す直線状の4辺は、円弧状の辺の介在により互いに交差しないため、当該主面には「角」が形成されず、これに代えて円弧状の四隅が形成される。従って、回路チップ1aを成す半導体基板10の側面には、当該「角」に起因する稜線が現れず、四隅の曲面とその各々で結ばれた4つの平面が形成される。これにより、方形の主面を有する従来の回路チップの四隅で生じた半導体基板の「角」による「欠け」は大幅に低減される。図10では、回路チップの主面を、「方形」又は「矩形」を成す直線状の4辺を円弧状の辺でつなげて概略方形に成形する手法を示したが、この手法は方形以外の多角形にも適用できる。例えば、仮想的に六角形を成す直線状の6辺や、仮想的に八角形を成す直線状の8辺を、円弧状の辺でつなげて概略六角形や概略八角形に形成された主面を有する回路チップにおいても、回路チップ1aと同様に、半導体基板の「角」による「欠け」は大幅に低減される。
On the other hand, since the four straight sides forming the outline of the main surface of the circuit chip 1a shown in FIG. 10 do not intersect with each other due to the interposition of the arc-shaped sides, no “corners” are formed on the main surface. Instead, arc-shaped four corners are formed. Therefore, no ridge line due to the “corner” appears on the side surface of the semiconductor substrate 10 constituting the circuit chip 1a, and four curved surfaces and four planes connected by each of them are formed. Thereby, “chips” due to “corners” of the semiconductor substrate generated at the four corners of the conventional circuit chip having a rectangular main surface are greatly reduced. FIG. 10 shows a method of forming the main surface of the circuit chip into a substantially square shape by connecting four straight sides forming a “square” or “rectangle” with arc-shaped sides. It can also be applied to polygons. For example, a main surface formed into a roughly hexagonal or roughly octagonal shape by connecting six straight sides that virtually form a hexagon or eight straight sides that virtually form an octagon with arcuate sides. Also in the circuit chip having the “chip”, “chip” due to “corner” of the semiconductor substrate is greatly reduced as in the circuit chip 1a.
図11に示される回路チップ1bの主面は、図10に示された回路チップ1aの直線状の4辺が、その円弧状の辺より曲率半径の大きい曲線(緩やかな円弧)に置き換えられた輪郭を有する。即ち、回路チップ1bの主面の輪郭は、曲率半径の互いに異なる少なくとも2種類の曲線を組み合せて成り、その四隅を成す曲線が曲率半径の小さな円弧で、それ以外の(四隅の隣接する一対間に延びる)辺は四隅を成す円弧より曲率半径の大きい円弧で夫々形成される。図11の回路チップ1bは、その主面の四隅の隣接する各一対の間で同じ曲率半径を有する円弧が延在するが、この円弧の曲率半径を図11の縦方向に延びる一対と横方向に延びる一対とで異ならせてもよい。また、四隅の隣接する一対の間に延在する曲線を、曲率半径の異なる複数の円弧を組み合せて、例えば正弦曲線のように成形してもよい。この回路チップ1bでも、上述した回路チップ1aの如く、半導体基板10の「欠け」が低減される。また、回路チップ1bの四隅の間に延在する曲線の曲率半径が大きくなると、回路チップ1aと同様に、矩形の主面を有する回路チップと同様な電気回路11が当該回路チップ1bに形成できる。
In the main surface of the circuit chip 1b shown in FIG. 11, the four straight sides of the circuit chip 1a shown in FIG. 10 are replaced with curves (gradual arcs) having a larger radius of curvature than the arc-shaped sides. Has a contour. That is, the contour of the main surface of the circuit chip 1b is formed by combining at least two types of curves having different radii of curvature, and the curves forming the four corners are arcs having a small radius of curvature, and the other (a pair of adjacent corners of the four corners). The sides are formed by arcs having a larger radius of curvature than the arcs forming the four corners. In the circuit chip 1b of FIG. 11, an arc having the same radius of curvature extends between each pair of adjacent corners of the main surface. The radius of curvature of the arc is a pair extending in the vertical direction of FIG. You may make it differ by the pair extended to. Further, a curve extending between a pair of adjacent corners may be formed by combining a plurality of arcs having different radii of curvature, for example, as a sine curve. In this circuit chip 1b as well, the “chip” of the semiconductor substrate 10 is reduced as in the circuit chip 1a described above. Further, when the radius of curvature of the curve extending between the four corners of the circuit chip 1b is increased, an electric circuit 11 similar to the circuit chip having a rectangular main surface can be formed on the circuit chip 1b, similarly to the circuit chip 1a. .
さらに、回路チップ1bは、その側面全域が曲面で形成されることにより、外力に対する強度が高まり、例えば複数の回路チップ1bを纏めて搬送する工程にて、回路チップが、相互にぶつかり又は搬送ケースの壁面にぶつかっても、当該回路チップ1b(これを構成する半導体基板10の側面)における「カケ」の発生確率は格段に低減される。
Further, the circuit chip 1b has a curved surface at the entire side surface, thereby increasing the strength against external force. For example, in the process of transporting a plurality of circuit chips 1b together, the circuit chips collide with each other or a transport case. The probability of occurrence of “defects” in the circuit chip 1b (side surface of the semiconductor substrate 10 constituting the circuit chip 1b) is greatly reduced.
上述した回路チップ1,1a,1bでは、外部回路に接続される2つの電極12,13が、半導体基板10の2つの主面に別々に形成されている。しかし、本発明は、2つの電極が半導体基板10の主面の一方に形成された回路チップにも適用される。このような形状の回路チップは、図5乃至図8を参照して説明した製造工程により実現され、図6を参照して説明した丸孔102の形成や、図7を参照して説明した半導体基板(シリコン基板)10の裏面への金属膜形成が不要となる。
In the circuit chips 1, 1 a, and 1 b described above, the two electrodes 12 and 13 connected to the external circuit are separately formed on the two main surfaces of the semiconductor substrate 10. However, the present invention is also applied to a circuit chip in which two electrodes are formed on one of the main surfaces of the semiconductor substrate 10. The circuit chip having such a shape is realized by the manufacturing process described with reference to FIGS. 5 to 8, and the formation of the round hole 102 described with reference to FIG. 6 and the semiconductor described with reference to FIG. It is not necessary to form a metal film on the back surface of the substrate (silicon substrate) 10.
図12には、半導体基板10の片面、即ち電気回路11が形成された主面に上述した電極12,13に対応する電極を含めた複数の電極12−1が形成された半導体の回路チップ1cの平面図が示される。複数の電極12−1は、図8(b)に示される回路チップの接合電極12と同様に、半導体基板10の主面に形成された図示されない絶縁膜により電気回路11と電気的に分離され、この絶縁膜に形成されたコンタクトホールにより電気回路11の特定部分と電気的に接続される。図12に例示された4つの電極12−1の少なくとも一つは、外部回路又はそれが形成された基材に回路チップ1cを固定するためだけの所謂ダミーの電極として利用されることもあり、斯様なダミー電極には、コンタクトホールによる電気回路11との電気的接続は不要である。斯様に構成される回路チップ1cには、半導体基板10をその厚さ方向に貫通する丸孔102の内壁に金属膜を付着させて貫通電極回路を形成する必要が無い。このため、回路チップ1cの製造のタクトタイム(Takt Time)は、貫通電極回路を形成に要する長いプロセス時間が省ける分、短縮される。図12に例示される回路チップ1cの半導体基板10は円形の主面を有するが、その複数の主面を図9に示す如く、母材となる半導体ウエハの主面に格子状に配置し、また、その主面を図10や図11に示す如く概略方形又は概略矩形に成形してもよい。これにより、従来の半導体の回路チップに利用したフォトマスクや製造ラインを流用しても、割れやカケの少ない回路チップ1cが量産できる。
12 shows a semiconductor circuit chip 1c in which a plurality of electrodes 12-1 including electrodes corresponding to the electrodes 12 and 13 described above are formed on one surface of the semiconductor substrate 10, that is, the main surface on which the electric circuit 11 is formed. A plan view of is shown. The plurality of electrodes 12-1 are electrically separated from the electric circuit 11 by an insulating film (not shown) formed on the main surface of the semiconductor substrate 10, similarly to the bonding electrode 12 of the circuit chip shown in FIG. The contact hole formed in the insulating film is electrically connected to a specific portion of the electric circuit 11. At least one of the four electrodes 12-1 illustrated in FIG. 12 may be used as a so-called dummy electrode only for fixing the circuit chip 1c to an external circuit or a substrate on which it is formed. Such a dummy electrode does not require electrical connection with the electric circuit 11 through a contact hole. In the circuit chip 1c configured as described above, it is not necessary to form a through electrode circuit by attaching a metal film to the inner wall of the round hole 102 that penetrates the semiconductor substrate 10 in the thickness direction. For this reason, the tact time (Takt Time) for manufacturing the circuit chip 1c is shortened by the long process time required for forming the through electrode circuit. The semiconductor substrate 10 of the circuit chip 1c illustrated in FIG. 12 has a circular main surface. As shown in FIG. 9, the plurality of main surfaces are arranged in a lattice pattern on the main surface of the semiconductor wafer as a base material. Moreover, you may shape | mold the main surface in a general | schematic square or a general | schematic rectangle as shown in FIG.10 and FIG.11. As a result, even if a photomask or manufacturing line used for a conventional semiconductor circuit chip is diverted, the circuit chip 1c with few cracks and chips can be mass-produced.
図13は、図12に示した回路チップ1cを搭載したRFID回路装置の一例を示す。RFID回路装置は、図1に示したそれと異なり、アンテナ21−1は、1枚のベースフィルム(下側基材)24の主面上にループ状に形成される。図1に示されたRFID回路装置は、ダイポールアンテナによりUHF帯(300〜3000MHz)で情報を送受信する一方、図13に示されたRFID回路装置は、ループアンテナによりHF帯(3〜30MHz)で情報を送受信する。図13(b)は、RFID回路装置の回路チップ1cが搭載される位置を平面的に示した透視図である。アンテナ21−1が形成されたベースフィルム24の主面は、もう一つのベースフィルム(上側基材)23で覆われ、ベースフィルム23には、アンテナ21−1の両端を露出する2つの開口231(黒丸で示す)が形成されている。
FIG. 13 shows an example of an RFID circuit device on which the circuit chip 1c shown in FIG. 12 is mounted. Unlike the one shown in FIG. 1, the antenna circuit 21-1 is formed in a loop shape on the main surface of one base film (lower base material) 24. The RFID circuit device shown in FIG. 1 transmits and receives information in the UHF band (300 to 3000 MHz) using a dipole antenna, while the RFID circuit device shown in FIG. 13 uses the loop antenna in the HF band (3 to 30 MHz). Send and receive information. FIG. 13B is a perspective view showing in plan the position where the circuit chip 1c of the RFID circuit device is mounted. The main surface of the base film 24 on which the antenna 21-1 is formed is covered with another base film (upper base material) 23, and the base film 23 has two openings 231 exposing both ends of the antenna 21-1. (Indicated by black circles) are formed.
図13(a)に示す如く、電極12−1の全てが半導体基板10の一方の面(電極面)に設けられた回路チップ1cは、その電極面(裏面のため図示せず)をアンテナ21−1に対向させて接合される。斯様に組み立てられたRFID回路装置においても、回路チップ1cはなめらかな円弧でつながれた外周を持つため、RFID回路装置に加わる外力に対して割れ難い。
As shown in FIG. 13A, in the circuit chip 1c in which all of the electrodes 12-1 are provided on one surface (electrode surface) of the semiconductor substrate 10, the electrode surface (not shown for the back surface) is connected to the antenna 21. -1 facing each other. Also in the RFID circuit device assembled in this way, the circuit chip 1c has an outer periphery connected by a smooth arc, so that it is difficult to break against an external force applied to the RFID circuit device.
図13(b)には、回路チップ1cに設けられた4つの電極12−1が図12と同様に示され、その2つがベースフィルム23の開口231を通してアンテナ21−1の両端に電気的に接続される。この電気的な接続は、例えば、開口231の各々に塗布された導電性ペースト(銀ペースト等)によるアンテナ21−1と電極12−1との接合で達成される。一方、電極12−1の他の2つは、ベースフィルム23によりアンテナ21−1から電気的に分離される。ベースフィルム23の開口231は作図上、小さく示されるが、その径(矩形のときは対角寸法)は回路チップ1cの主面において電極12−1を離間する距離より小さい範囲で広げられる。また、開口231を隔てる最短距離は、電極12−1の径又は対角寸法より長くすることが望ましい。これにより、電極12−1の一つによるアンテナ21−1両端間の電気的短絡や、開口231の一つから露出されるアンテナ21−1(導体層)による電極12−1間の電気的短絡が防がれる。
In FIG. 13B, four electrodes 12-1 provided on the circuit chip 1c are shown in the same manner as in FIG. 12, and two of them are electrically connected to both ends of the antenna 21-1 through the openings 231 of the base film 23. Connected. This electrical connection is achieved, for example, by joining the antenna 21-1 and the electrode 12-1 with a conductive paste (silver paste or the like) applied to each of the openings 231. On the other hand, the other two electrodes 12-1 are electrically separated from the antenna 21-1 by the base film 23. Although the opening 231 of the base film 23 is shown small in the drawing, the diameter (diagonal dimension when rectangular) is widened in a range smaller than the distance separating the electrodes 12-1 on the main surface of the circuit chip 1c. The shortest distance separating the openings 231 is preferably longer than the diameter or diagonal dimension of the electrode 12-1. Thereby, an electrical short between both ends of the antenna 21-1 by one of the electrodes 12-1, and an electrical short between the electrodes 12-1 by the antenna 21-1 (conductor layer) exposed from one of the openings 231. Is prevented.
回路チップの側面(側壁)が滑らかな曲面で形成されることにより、これをコレット等によりアンテナが形成された基材に搭載する工程で、これに形成された電極とアンテナとの位置合わせ(Alignment)が難しくなり、さらにコレットに吸着する際に回路チップが回転する可能性も否めない。これらの可能性(潜在する問題)に対し、図12に示された回路チップ1cの電極12−1の対角に位置する一対に夫々同じ機能を持たせるとよい。即ち、図12にて、電極12−1の右上及び左下に位置する2つが図8(b)に示される接合電極12として、電極12−1の右下及び左上に位置する2つが図8(b)に示される裏面電極13として、夫々機能するように、回路チップ1cの電気回路11に配線を形成するとよい。これにより、2つの開口231(アンテナ21−1)に対する回路チップ1cの電極12−1の位置が、その主面内で180°前後ずれても、所望のRFID回路装置が形成され、不良品の発生率が下げられる。
When the side (side wall) of the circuit chip is formed with a smooth curved surface, it is mounted on the substrate on which the antenna is formed by a collet or the like. ) Is difficult, and the possibility of the circuit chip rotating when adsorbed to the collet cannot be denied. With respect to these possibilities (potential problems), it is preferable that the pair located at the diagonal of the electrode 12-1 of the circuit chip 1c shown in FIG. That is, in FIG. 12, two electrodes 12-1 located at the upper right and lower left of the electrode 12-1 are the bonding electrodes 12 shown in FIG. 8B, and two electrodes 12-1 located at the lower right and upper left of FIG. Wiring is preferably formed in the electric circuit 11 of the circuit chip 1c so as to function as the back electrode 13 shown in FIG. As a result, even if the position of the electrode 12-1 of the circuit chip 1c with respect to the two openings 231 (antenna 21-1) is shifted by about 180 ° within the main surface, a desired RFID circuit device is formed, The incidence is reduced.
図14は、アンテナに対する電極の位置ずれが考慮された回路チップの他の例を示す。4つの電極12−1が格子状に配置された主面を有する図12の回路チップ1cに対し、図14(a)に示された回路チップ1dの主面には、2つの電極12−2、12−3が同心円状に配置される。回路チップ1d(半導体基板10)の主面の中央を中心として円状に形成された電極12−3の外側には、ドーナツ型の電極12−2が電極12−3と離間されて形成されて、二重丸のパターンを呈する。図14(b)には、回路チップ1dが搭載されたRFID回路装置の一部分の平面構造が透視図として示される。図14(b)に部分的に示されるRFID回路装置は、図13(a)に示すRFID回路装置と同様に、アンテナが形成されたベースフィルム(下側基材)24の主面をもう一つのベースフィルム(上側基材)23で覆って形成されるが、アンテナは図1に示す如きダイポール型であることで図13に示されるそれと相違する。アンテナは、ベースフィルム24の延在方向(長手方向)に延び且つRFID回路装置の回路チップ1dの搭載位置で終端される2つのアンテナ21,22から成る。即ち、アンテナ21は、RFID回路装置の回路チップ1dの搭載位置からベースフィルム24の延在端の一方に向けて、アンテナ22は、当該搭載位置からベースフィルム24の延在端の他方に向けて、夫々延びる。
FIG. 14 shows another example of the circuit chip in which the positional deviation of the electrode with respect to the antenna is considered. In contrast to the circuit chip 1c shown in FIG. 12 having the main surface on which the four electrodes 12-1 are arranged in a grid, the main surface of the circuit chip 1d shown in FIG. 12-3 are arranged concentrically. A donut-shaped electrode 12-2 is formed apart from the electrode 12-3 on the outside of the electrode 12-3 formed in a circular shape centering on the center of the main surface of the circuit chip 1d (semiconductor substrate 10). Presents a double circle pattern. FIG. 14B shows a perspective view of a part of the planar structure of the RFID circuit device on which the circuit chip 1d is mounted. The RFID circuit device partially shown in FIG. 14B has another main surface of the base film (lower base material) 24 on which the antenna is formed, similarly to the RFID circuit device shown in FIG. It is formed by covering with one base film (upper base material) 23, but the antenna is a dipole type as shown in FIG. 1 and is different from that shown in FIG. The antenna includes two antennas 21 and 22 that extend in the extending direction (longitudinal direction) of the base film 24 and are terminated at the mounting position of the circuit chip 1d of the RFID circuit device. That is, the antenna 21 is directed from the mounting position of the circuit chip 1d of the RFID circuit device toward one of the extending ends of the base film 24, and the antenna 22 is directed from the mounting position toward the other of the extending ends of the base film 24. , Each extending.
ベースフィルム23には、2つの開口231(黒丸で示す)が形成されるが、その一方はアンテナ21の端部を、他方はアンテナ22の端部を露出する。回路チップ1dの電極12−2,12−3は、例えば、図13(b)を参照して説明した如く、導電性ペーストでアンテナ21,22に接合される。開口231の各々の望ましき径(矩形のときは対角寸法)は、図13(b)を参照して説明したとおりであるが、2つの開口231を離間する望ましき最短距離は、電極12−1の径又は対角寸法を、電極12−3の径又は電極12−2の内径と外径との差の大きい方の値に置き換えて定義される。
Two openings 231 (shown by black circles) are formed in the base film 23, one of which exposes the end of the antenna 21 and the other of which exposes the end of the antenna 22. The electrodes 12-2 and 12-3 of the circuit chip 1d are joined to the antennas 21 and 22 with a conductive paste as described with reference to FIG. 13B, for example. The desired diameter of each of the openings 231 (diagonal dimension when rectangular) is as described with reference to FIG. 13B, but the desired shortest distance separating the two openings 231 is The diameter or diagonal dimension of the electrode 12-1 is defined by replacing it with a value having a larger difference between the diameter of the electrode 12-3 or the inner diameter and the outer diameter of the electrode 12-2.
図14において、回路チップ1dの主面は円形に形成されるが、図10や図11に倣い、その輪郭を概略方形又は概略矩形に変えてもよい。いずれの回路チップ1dでも、これをRFID回路装置に搭載するときに加わる力や、これが搭載されたRFID回路装置に加わる外力により、これを構成するシリコン基板10が割れる危険性は非常に低い。
In FIG. 14, the main surface of the circuit chip 1 d is formed in a circular shape, but its outline may be changed to a substantially rectangular shape or a substantially rectangular shape following FIGS. 10 and 11. In any circuit chip 1d, there is a very low risk that the silicon substrate 10 constituting the circuit chip 1d is cracked by a force applied when the chip is mounted on the RFID circuit device or an external force applied to the RFID circuit device on which the circuit chip 1d is mounted.
図14に示される回路チップ1dは、その主面に形成される電極の一方12−3が当該主面に形成される電気回路11(例えば、トランジスタ・アレイ)の概ね中央部に配置されるため、当該電気回路11をこの特定部分が当該電極12−3と接続できるように設計し直す必要がある。その反面、一方の電極12−3と電気回路11とが電気的に接続される限り、当該電極12−3の外周を取り囲む他方の電極12−2は、その電気回路11との接続において、その電極12−3に対する方向性の制約を受けない。換言すれば、電極12−3とこれに対応する外部回路の接続部(図14(b)には参照番号231で例示)とが位置合わせされれば、外部回路への搭載時に回路チップ1dが電極12−3を中心に回転しようとも、電極12−2とこれに対応する外部回路の他の接続部とは確実に電気的に接続される。従って、回路チップ1dを用いたRFID回路装置の組立(Assembly)工程の制御において、格段の省力化が実現される。
In the circuit chip 1d shown in FIG. 14, one of the electrodes 12-3 formed on the main surface thereof is disposed at a substantially central portion of the electric circuit 11 (for example, a transistor array) formed on the main surface. The electrical circuit 11 needs to be redesigned so that the specific portion can be connected to the electrode 12-3. On the other hand, as long as one electrode 12-3 and the electric circuit 11 are electrically connected, the other electrode 12-2 surrounding the outer periphery of the electrode 12-3 There is no restriction of directionality with respect to the electrode 12-3. In other words, if the electrode 12-3 and the connection portion of the external circuit corresponding to the electrode 12-3 (illustrated by reference numeral 231 in FIG. 14B) are aligned, the circuit chip 1d is mounted on the external circuit. Even if it rotates about the electrode 12-3, the electrode 12-2 and the other connection part of the external circuit corresponding to this are reliably electrically connected. Therefore, significant labor saving is realized in the control of the assembly process of the RFID circuit device using the circuit chip 1d.
図15に示される回路チップ1eでは、図14に示す回路チップ1dの変形例(Variation)であり、同心円状の電極12−3が三日月型(U字型)に成形された電極12−4に置き換えられ、その内側に楕円形(ellipsoid)又は長円形(Oval,小判形)に成形されたもう一つの電極12−5が対向する。電極12−5の一部分は、電極12−4に包み込まれ、または回路チップ1eの主面において電極12−4の凹部に嵌め込まれる。電極12−5の残りの部分は、電極12−4を介することなく、回路チップ1eの主面の端部に対向する。回路チップ1dの電極12−2,12−3と同様に、回路チップ1eの電極12−4,12−5も、これらの対向し合う輪郭(contour)が曲線を成すため、直線的な隙間を介することなく対向し合う。斯様に形成された電極は、回路チップの主面を補強する金属膜としても機能するため、この回路チップがこれに加わる外力により割れる確率を更に下げる。
The circuit chip 1e shown in FIG. 15 is a variation of the circuit chip 1d shown in FIG. 14, and a concentric electrode 12-3 is formed into a crescent-shaped (U-shaped) electrode 12-4. Another electrode 12-5 which is replaced and formed into an ellipsoid or an oval shape (Oval) is opposed to the inside. A part of the electrode 12-5 is encased in the electrode 12-4, or is fitted into the recess of the electrode 12-4 on the main surface of the circuit chip 1e. The remaining part of the electrode 12-5 is opposed to the end of the main surface of the circuit chip 1e without the electrode 12-4 interposed therebetween. Similarly to the electrodes 12-2 and 12-3 of the circuit chip 1d, the electrodes 12-4 and 12-5 of the circuit chip 1e also have a linear gap because their opposing contours form a curve. Face each other without intervention. Since the electrode formed in this manner also functions as a metal film that reinforces the main surface of the circuit chip, the probability that the circuit chip is broken by an external force applied to the circuit chip is further reduced.
図15に示す回路チップ1eは、図14に示す回路チップ1dに比べて、外部回路への搭載工程における電極12−5を中心とした回路チップ1eの回転を制限する必要がある。図14の回路チップ1dでは、電極12−3を中心として最大360°の角度範囲で回転しても、双方の電極12−2,12−3と外部回路との電気的な接続が確立される。これに対し、図15の回路チップ1eにおいて、双方の電極12−4,12−5と外部回路とを電気的に接続するには、その一方の電極12−4がその他方の電極12−5を中心として回転し得る角度範囲を、図14の回路チップ1dにおける角度範囲よりも狭めねばならない。図15の回路チップ1eに許容される回転角度の最大値は、その電極12−5の外部回路(例えばRFID回路装置のアンテナ)に対して位置合わせされる部分(その電極12−4からの最短距離)に応じて、例えば90〜180°の範囲で変わる。しかし、上述した電極12−4,12−5の形状故に、図15の回路チップ1eは次の利点を備える。
Compared with the circuit chip 1d shown in FIG. 14, the circuit chip 1e shown in FIG. 15 needs to limit the rotation of the circuit chip 1e around the electrode 12-5 in the mounting process on the external circuit. In the circuit chip 1d of FIG. 14, even if the electrode 12-3 is rotated within an angle range of 360 ° at the maximum, the electrical connection between both the electrodes 12-2 and 12-3 and the external circuit is established. . On the other hand, in the circuit chip 1e of FIG. 15, in order to electrically connect both the electrodes 12-4 and 12-5 and the external circuit, one of the electrodes 12-4 is the other electrode 12-5. Must be narrower than the angle range in the circuit chip 1d of FIG. The maximum value of the rotation angle allowed for the circuit chip 1e in FIG. 15 is the portion (the shortest distance from the electrode 12-4) that is aligned with the external circuit of the electrode 12-5 (for example, the antenna of the RFID circuit device). Depending on the distance, for example, it changes in the range of 90 to 180 °. However, because of the shape of the electrodes 12-4 and 12-5 described above, the circuit chip 1e of FIG. 15 has the following advantages.
図15の回路チップ1eの利点の一つは、電気回路11が形成された半導体基板10の主面の周縁において、電極12−4,12−5の各々が当該電気回路11の所望の部分に電気的に接続できることである。例えば、RFID回路装置において、これが貼付され且つこれにより管理される「対象物/者」の情報は、半導体基板10主面の電気回路11となる領域に複数のトランジスタ(例えば、電界型)を二次元的に配置して成る「トランジスタ・アレイ」に記憶される。従って、このトランジスタ・アレイから読み出され又はこれに書き込まれる管理対象の情報は、上記「トランジスタ・アレイ」の外側(即ち、トランジスタ・アレイに比べて半導体基板10主面の周縁近く)に設けられた別の回路(例えば、ドライバ回路)と電極12−4,12−5とを通して、トランジスタ・アレイと外部回路との間を行き交う。図14に示す回路チップ1dでは、半導体基板10主面の周縁で一対の電極12に接続されていた電気回路11のパターンを変更し、一対の電極12の一方(12−3)に接続される部分を半導体基板10主面の中央に移さねばならない。換言すれば、図14に示す回路チップ1dの作製には、半導体基板10主面に新たな電気回路11をパターニングするためのフォトマスクが必要であるが、図15に示す回路チップ1eは新たなフォトマスクを用意せずとも作製できる。
One of the advantages of the circuit chip 1e in FIG. 15 is that each of the electrodes 12-4 and 12-5 is formed at a desired portion of the electric circuit 11 at the periphery of the main surface of the semiconductor substrate 10 on which the electric circuit 11 is formed. It can be electrically connected. For example, in the RFID circuit device, the information on the “object / person” to which the RFID circuit device is affixed and managed thereby has two or more transistors (for example, electric field type) in the region to be the electric circuit 11 on the main surface of the semiconductor substrate 10. It is stored in a “transistor array” that is arranged in a dimension. Therefore, the information to be managed that is read from or written to the transistor array is provided outside the “transistor array” (that is, closer to the periphery of the main surface of the semiconductor substrate 10 than the transistor array). Another circuit (for example, a driver circuit) and the electrodes 12-4 and 12-5 are passed between the transistor array and the external circuit. In the circuit chip 1 d shown in FIG. 14, the pattern of the electric circuit 11 connected to the pair of electrodes 12 is changed at the periphery of the main surface of the semiconductor substrate 10, and connected to one of the pair of electrodes 12 (12-3). The portion must be moved to the center of the main surface of the semiconductor substrate 10. In other words, the fabrication of the circuit chip 1d shown in FIG. 14 requires a photomask for patterning a new electric circuit 11 on the main surface of the semiconductor substrate 10, but the circuit chip 1e shown in FIG. It can be manufactured without preparing a photomask.
図15の回路チップ1eのもう一つの利点は、その電極12−4,12−5が夫々接続される外部回路の導体表面の絶縁物による被覆が不要となることである。例えば、外部回路を図14(b)に示される如く、夫々の延伸方向に沿って対向する一対のアンテナ21,22としたとき、電極12−5と接続されるアンテナ22の幅(図14(b)の縦方向の寸法)が電極12−5の短軸(図15の縦方向の寸法)以下であり、且つ電極12−5に対する他方の電極12−4の回転角度が所定の範囲内(例えば、90°以内)に収められていれば、アンテナ21に接続される電極12−4はアンテナ22と重ならず、電極12−5もアンテナ21と重ならない。従って、アンテナ21,22の形状を変更するだけで、これらをベースフィルム23等の絶縁材料で覆い、且つ夫々の電極12−4,12−5との接続部分のみを露出する開口を形成する必要もなくなる。電気回路11を成す微細な集積回路に比べ、アンテナ21,22は単純な形状で大きく形成されるため、高価なフォトマスクを用いずともパターニングできる。
Another advantage of the circuit chip 1e of FIG. 15 is that it is not necessary to cover the conductor surface of the external circuit to which the electrodes 12-4 and 12-5 are connected, respectively. For example, when the external circuit is a pair of antennas 21 and 22 facing each other in the extending direction as shown in FIG. 14B, the width of the antenna 22 connected to the electrode 12-5 (FIG. 14 ( b) the vertical dimension) is equal to or less than the minor axis of the electrode 12-5 (the vertical dimension in FIG. 15), and the rotation angle of the other electrode 12-4 with respect to the electrode 12-5 is within a predetermined range ( For example, the electrode 12-4 connected to the antenna 21 does not overlap the antenna 22, and the electrode 12-5 does not overlap the antenna 21. Therefore, only by changing the shape of the antennas 21 and 22, it is necessary to cover them with an insulating material such as the base film 23 and to form openings that expose only the connection portions with the respective electrodes 12-4 and 12-5. Also disappear. Compared to a fine integrated circuit forming the electric circuit 11, the antennas 21 and 22 are formed large in a simple shape, and therefore can be patterned without using an expensive photomask.
実施例1では、複数の回路チップ1の電気回路11(回路グループ110)が形成されたシリコンウエハ100の一方の主面(回路面)に、当該回路チップ1間を分離する溝を形成した後、シリコンウエハ100の他方の主面(回路面に対する裏面)を研削して、複数の薄い回路チップ1を当該シリコンウエハ100から切り出した。しかし、斯様な半導体ウエハ(母材)100の回路面とは反対側の「主面(裏面)」をドライエッチすることにより、複数の回路チップ1を当該半導体ウエハ100から切り離してもよい。
In the first embodiment, after a groove for separating the circuit chips 1 is formed on one main surface (circuit surface) of the silicon wafer 100 on which the electric circuits 11 (circuit groups 110) of the plurality of circuit chips 1 are formed. Then, the other main surface (back surface with respect to the circuit surface) of the silicon wafer 100 was ground to cut out a plurality of thin circuit chips 1 from the silicon wafer 100. However, a plurality of circuit chips 1 may be separated from the semiconductor wafer 100 by dry etching the “main surface (back surface)” opposite to the circuit surface of the semiconductor wafer (base material) 100.
本実施例では、シリコンウエハ100(半導体基板)の上記回路面(複数の電気回路が形成)とは反対側の主面(裏面)に「回路チップ1の輪郭に応じた溝」をドライエッチ加工で形成して、複数の回路チップ1を得るプロセス、及び当該プロセスに特徴付けられ又はこれに好適な回路チップ1の構造が説明される。
In this embodiment, a “groove corresponding to the contour of the circuit chip 1” is dry-etched on the main surface (back surface) opposite to the circuit surface (formed with a plurality of electric circuits) of the silicon wafer 100 (semiconductor substrate). The process of forming a plurality of circuit chips 1 and the structure of the circuit chip 1 characterized or suitable for this process will be described.
図16は、本実施例で論じられるプロセスの一例の途上にあるシリコンウエハ100の断面を示し、一対の溝101でその輪郭が規定され且つその上面に電気回路10及び電極12が形成された当該シリコンウエハ100の一部分は、それから切り出される回路チップ1の一つの基材(前述のシリコン基板10)となる。シリコンに限らず、その結晶インゴット(Crystal Ingot)を薄切りにして得られたウエハ(母材)100を、その厚み方向にドライエッチ加工して切断する工程には膨大な時間が費やされる。このため、本実施例では、ウエハの裏面にドライエッチングで溝を形成する前に、予めウエハをその裏面から薄く加工するとよい。図16に示されたシリコン基板10は、その母材となるシリコンウエハを、その電気回路11が形成された主面(回路面)にバックグラインドテープ34を貼付して、当該主面(回路面)の反対側から研削された断面を示す。
FIG. 16 shows a cross section of the silicon wafer 100 in the course of an example of the process discussed in this embodiment, the contour of which is defined by a pair of grooves 101 and the electric circuit 10 and the electrode 12 formed on the upper surface thereof. A part of the silicon wafer 100 becomes one base material (the aforementioned silicon substrate 10) of the circuit chip 1 cut out therefrom. A huge amount of time is spent in the process of cutting the wafer (base material) 100 obtained by thinly cutting the crystal ingot (Crystal Ingot) in the thickness direction, not limited to silicon. For this reason, in this embodiment, it is preferable to thinly process the wafer from the back surface in advance before forming the groove by dry etching on the back surface of the wafer. The silicon substrate 10 shown in FIG. 16 has a silicon wafer as its base material, a back grind tape 34 attached to the main surface (circuit surface) on which the electric circuit 11 is formed, and the main surface (circuit surface). ) Shows a cross section ground from the opposite side.
図16に示された溝101及び丸孔102は、シリコン基板10(シリコンウエハ)の研磨面(図16では下面)にフォトレジストを塗布し、その露光及び現像処理で形成したレジスト膜のパターン(開口)を通した当該シリコンウエハのエッチングにより形成される。このため、シリコンウエハの研磨面上のフォトレジストには、その回路面(図16では上面)における電気回路11や電極12の配置に合わせたパターンを露光しなければならず、露光に用いるフォトマスクのシリコンウエハの研磨面内における適切な位置合わせが要請される。シリコンウエハの研磨面内におけるフォトマスクの位置合わせには、シリコンウエハ(シリコン基板10の母材)の裏面又は研磨面に予めマスクの位置決め用マークや基準マークを形成する手法、シリコンウエハの裏面側からその研磨面におけるマスクの位置を測定し且つその回路面における情報と参照する手法、及び赤外線カメラを用いてシリコンウエハの研磨面におけるマスクとともにその反対側(回路面)における回路パターンを検出する手法等が利用できる。
The groove 101 and the round hole 102 shown in FIG. 16 are formed by applying a photoresist to the polished surface (the lower surface in FIG. 16) of the silicon substrate 10 (silicon wafer), and exposing and developing the resist film pattern ( The silicon wafer is etched through the opening. For this reason, the photoresist on the polished surface of the silicon wafer must be exposed to a pattern in accordance with the arrangement of the electric circuit 11 and the electrode 12 on the circuit surface (the upper surface in FIG. 16). Therefore, proper alignment within the polished surface of the silicon wafer is required. For alignment of the photomask in the polishing surface of the silicon wafer, a method of forming a mask positioning mark or a reference mark in advance on the back surface or polishing surface of the silicon wafer (base material of the silicon substrate 10), the back surface side of the silicon wafer The method of measuring the position of the mask on the polishing surface and referring to the information on the circuit surface, and the method of detecting the circuit pattern on the opposite side (circuit surface) together with the mask on the polishing surface of the silicon wafer using an infrared camera Etc. are available.
本実施例では、溝101及び丸孔102が、シリコン基板10の裏面(研磨面)側から回路面に向けて狭まるテーパ形状を呈する。即ち、溝101や丸孔102の内壁は、シリコン基板10の回路面に近付くにつれて溝101又は丸孔102の空間内へ張り出す斜面を成す。アスペクト比の大きいドライエッチングで溝101や丸孔102を形成したとき、夫々の内壁の傾斜は、ウエットエッチングで形成されたそれらの傾斜に比べて急峻となる。ドライエッチングで形成された丸孔102の内壁は、図6(b)に例示される実施例1の丸孔102とは反対方向に狭まるテーパを成す。これにより、金属や合金等の導体材料でシリコン基板10の裏面(研磨面)をメッキし又は蒸着したとき、丸孔102には研磨面から回路面側に途切れることなく延びる導体材料の膜が確実に形成される。その結果、シリコン基板10の研磨面に実施例1で述べたような裏面電極を形成すると、これと電気回路11(下部)とは丸孔102に形成された導体膜を通して容易且つ確実に電気的に接続される。
In this embodiment, the groove 101 and the round hole 102 have a tapered shape that narrows from the back surface (polishing surface) side of the silicon substrate 10 toward the circuit surface. That is, the inner wall of the groove 101 or the round hole 102 forms a slope that protrudes into the space of the groove 101 or the round hole 102 as it approaches the circuit surface of the silicon substrate 10. When the grooves 101 and the round holes 102 are formed by dry etching with a large aspect ratio, the inclination of the inner walls becomes steeper than those formed by wet etching. The inner wall of the round hole 102 formed by dry etching forms a taper that narrows in the opposite direction to the round hole 102 of Example 1 illustrated in FIG. 6B. Thus, when the back surface (polished surface) of the silicon substrate 10 is plated or vapor-deposited with a conductive material such as a metal or an alloy, a film of the conductive material that extends without interruption from the polished surface to the circuit surface side is surely formed in the round hole 102. Formed. As a result, when the back electrode as described in the first embodiment is formed on the polished surface of the silicon substrate 10, this and the electric circuit 11 (lower part) can be easily and reliably electrically passed through the conductor film formed in the round hole 102. Connected to.
実施例1でも論じたエッチングのアスペクト比は、本実施例において、エッチングにより形成された面(内壁や側壁)の傾斜に対する当該エッチングの深さの比として定義し直せる。例えば、図16にて、シリコン基板10を裏面(研磨面)から回路面へ貫いて丸孔102を形成するエッチングのアスペクト比は、この丸孔102の「当該回路面における端」と「当該裏面における端の当該回路面への投影」との差ΔRを分母とし、丸孔102の深さ(即ち、当該シリコン基板10の厚さ)を分子tとして、求められる。分母となる値は、シリコン基板10の回路面内における丸孔102の「実(じつ)の端」と「裏面から投影された端」との距離でもある。
In this embodiment, the etching aspect ratio discussed in the first embodiment can be redefined as the ratio of the etching depth to the inclination of the surface (inner wall or side wall) formed by etching. For example, in FIG. 16, the aspect ratio of the etching that forms the circular hole 102 through the silicon substrate 10 from the back surface (polishing surface) to the circuit surface is “the end of the circuit surface” and “the back surface of the circular hole 102. The difference ΔR from the “projection of the end of the substrate onto the circuit surface” is used as the denominator, and the depth of the round hole 102 (that is, the thickness of the silicon substrate 10) is obtained as the numerator t. The value serving as the denominator is also the distance between the “real end” and the “end projected from the back surface” of the round hole 102 in the circuit plane of the silicon substrate 10.
円形の主面を有するシリコン基板10で形成された回路チップ1は、その外観が円柱に近付くほど、その側壁に加わる外力に対して割れ難くなる。換言すれば、本実施例のみならず実施例1でも、回路チップ1が円錐台を呈すると、一方の主面より面積の広い他方の主面は、その周縁が一方の主面の周縁より外側に張り出しただけ、シリコン基板10(回路チップ1)の側壁からの外力を集中的に受け易くなる。従って、シリコンウエハ等の母材から個々の回路チップ1に対応するシリコン基板10を分離するには、アスペクト比の高いドライエッチングが望まれる。昨今では、50以上のアスペクト比でシリコンウエハ等の半導体基板に溝を形成できるDeep RIE(Reactive Ion Etching)法が開発され、これに適したエッチング装置が例えばUnaxis USA,Inc.(ユナクシス ユーエスエイ インコーポレイティッド)から形式名:DSE−IIIとして発売されている。
As the appearance of the circuit chip 1 formed of the silicon substrate 10 having a circular main surface gets closer to a cylinder, the circuit chip 1 becomes harder to break against an external force applied to the side wall. In other words, not only in the present embodiment but also in the first embodiment, when the circuit chip 1 exhibits a truncated cone, the other main surface having a larger area than one main surface has a peripheral edge outside the peripheral edge of the one main surface. As a result, the external force from the side wall of the silicon substrate 10 (circuit chip 1) is intensively received. Therefore, in order to separate the silicon substrate 10 corresponding to each circuit chip 1 from a base material such as a silicon wafer, dry etching with a high aspect ratio is desired. Recently, a deep RIE (Reactive Ion Etching) method capable of forming a groove in a semiconductor substrate such as a silicon wafer with an aspect ratio of 50 or more has been developed, and an etching apparatus suitable for this method is disclosed in, for example, Unixis USA, Inc. (Unaxis USA Inc.) is sold as model name: DSE-III.
Deep RIE法は、Boschプロセスともよばれ、半導体基板のドライエッチング(等方エッチング)する工程とエッチングされた面(例えば、溝の内壁)をパッシベーション膜(Passivation Film)で被覆する工程(以下、パッシベーション工程)とを繰り返して、シリコン基板に深い溝を高アスペクト比で掘る。上記ドライエッチング工程で形成されたエッチング面は、これに続く上記パッシベーション工程でフッ素樹脂層(例えば、ポリテトラフルオロエチレン状のポリマー)により保護されるため、その後のドライエッチング工程では当該エッチング面がエッチングされ難くなる。その結果、シリコン基板の溝がドライエッチング工程毎に深く掘られるにも拘わらず、その内壁の横方向への後退(当該溝の横方向への広がり)は無視できるほど僅かである。また、ドライエッチング工程におけるエッチングガスの供給量と、このエッチングガスで生成されるプラズマの出力とを最適化することにより、Deep RIE法によるシリコン(Si)のエッチング速度は毎分20μm以上に向上されている。
The Deep RIE method is also called a Bosch process, and includes a step of dry etching (isotropic etching) of a semiconductor substrate and a step of covering an etched surface (for example, the inner wall of a groove) with a passivation film (hereinafter referred to as a passivation step). ) Is repeated to dig a deep groove in the silicon substrate with a high aspect ratio. Since the etching surface formed in the dry etching process is protected by a fluororesin layer (for example, a polytetrafluoroethylene-like polymer) in the subsequent passivation process, the etching surface is etched in the subsequent dry etching process. It becomes difficult to be done. As a result, although the groove of the silicon substrate is deeply dug for each dry etching step, the lateral retreat of the inner wall (spreading of the groove in the lateral direction) is negligibly small. Also, by optimizing the supply amount of etching gas in the dry etching process and the output of plasma generated by this etching gas, the etching rate of silicon (Si) by deep RIE method is improved to 20 μm or more per minute. ing.
Deep RIE法を用いた回路チップ1の製造工程の一例を、図17を参照して説明する。図17(a)は、複数の電気回路11(図2の回路グループ110に相当)が主面に形成されたシリコンウエハ100の断面を示す。図17(a)では、電気回路11の形成領域が、シリコンウエハ100の厚み方向に示される。シリコンウエハ100の主面内における電気回路11の領域は、ここに形成され得る記憶素子(例えば、トランジスタ・アレイ)や回路チップの外部回路との信号授受を担うインタフェース回路を図1(c)と同様に一対の電界効果型トランジスタTR1,TR2に代表させて示される。電界効果型トランジスタTR1,TR2は、真性半導体であるシリコンウエハ100の主面近傍にn型不純物を添加して改質された活性領域(チャネル)CHN又はp型不純物を添加して改質された活性領域(チャネル)CHPのいずれかと、この活性領域を含めたシリコンウエハ100の主面を覆う絶縁膜(ゲート絶縁膜)GI、絶縁膜GI上に形成され且つこれを介して活性領域に電界を印加する配線層(ゲート電極)GT、絶縁膜GI上に形成され且つこれに形成された開口を通して活性領域に電気的に接続する配線層WLを備える。活性領域や配線層は、電界効果型トランジスタをバイポーラ型トランジスタやダイオードに置き換えられても、これらの等価物が夫々に即した形状でシリコンウエハ100内又はその主面上に形成される。絶縁膜GI及び配線層GT,WLを覆う絶縁膜INSは、シリコンウエハ100の主面に形成された配線層GT,WL等の構造物を回路チップの雰囲気から保護し、または回路チップの周辺の外部回路との不測の電気的短絡を防ぐ。即ち、本願明細書で電気回路11と規定する領域には、シリコンウエハ100を改質して成る活性領域や、配線層の少なくとも一つが形成されていることで、その他の領域と区別される。配線層には、電界効果型トランジスタTR1,TR2等のアクティブ素子を成すものに限らず、これらの間を接続するもの、これと外部回路とを接続するものも含まれる。図17(a)において、上述した活性領域CHN,CHPが形成され、且つ配線層GT,WLが設けられるシリコンウエハ100の主面(上面)は「回路面」とも呼ばれる。
An example of the manufacturing process of the circuit chip 1 using the Deep RIE method will be described with reference to FIG. FIG. 17A shows a cross section of the silicon wafer 100 on which a plurality of electric circuits 11 (corresponding to the circuit group 110 in FIG. 2) are formed on the main surface. In FIG. 17A, the formation region of the electric circuit 11 is shown in the thickness direction of the silicon wafer 100. The area of the electric circuit 11 in the main surface of the silicon wafer 100 is shown in FIG. 1C as an interface circuit for transferring signals to / from an external circuit of a memory element (for example, a transistor array) or a circuit chip that can be formed here. Similarly, a pair of field effect transistors TR1 and TR2 are representatively shown. The field effect transistors TR1 and TR2 are modified by adding an active region (channel) CHN or p-type impurity modified by adding an n-type impurity in the vicinity of the main surface of the silicon wafer 100 which is an intrinsic semiconductor. An active field (channel) CHP is formed on an insulating film (gate insulating film) GI and an insulating film GI covering the main surface of the silicon wafer 100 including the active region, and an electric field is applied to the active region via the insulating film GI. A wiring layer (gate electrode) GT to be applied and a wiring layer WL formed on the insulating film GI and electrically connected to the active region through an opening formed in the insulating film GI are provided. Even if the field effect transistor is replaced with a bipolar transistor or a diode, the active region and the wiring layer are formed in the silicon wafer 100 or on the main surface thereof in a shape corresponding to each of these equivalents. The insulating film INS that covers the insulating film GI and the wiring layers GT and WL protects structures such as the wiring layers GT and WL formed on the main surface of the silicon wafer 100 from the atmosphere of the circuit chip, or around the circuit chip. Prevent unexpected electrical shorts with external circuits. In other words, the region defined as the electric circuit 11 in the present specification is distinguished from other regions by forming at least one of an active region obtained by modifying the silicon wafer 100 and a wiring layer. The wiring layers are not limited to those forming active elements such as field effect transistors TR1 and TR2, but also include those that connect them and those that connect them to external circuits. In FIG. 17A, the main surface (upper surface) of the silicon wafer 100 in which the active regions CHN and CHP described above are formed and the wiring layers GT and WL are provided is also referred to as a “circuit surface”.
一方、シリコンウエハ100の主面(例えば、図2(a)にて回路グループ110と規定される領域)は、電気回路11を設けるための素子領域(I)とこの素子領域(I)の隣り合う一対を分離するための分離領域(II)とに分けられ、分離領域(II)には、シリコンウエハ100から回路チップの各々に対応する半導体基板10を分離するための溝101が形成される。
On the other hand, the main surface of the silicon wafer 100 (for example, the region defined as the circuit group 110 in FIG. 2A) is adjacent to the element region (I) for providing the electric circuit 11 and this element region (I). A trench 101 for separating the semiconductor substrate 10 corresponding to each circuit chip from the silicon wafer 100 is formed in the separation region (II). .
図17(b)は、シリコンウエハ100の回路面とは反対側の主面(下面、以下、裏面と記す)に導体層CNDが形成され、且つ導体層CNDをパターニングするためのレジストRE1が導体層CND上に形成された後のシリコンウエハ100の断面を示す。導体層CNDは、レジストRE1の開口パターンを通したエッチングにより、電気回路11と外部回路とを接続する一対の電極12(例えば、図15に示される電極124,125)に成形される。シリコンウエハ100の裏面には、上述した分離領域(II)とともに、これに形成される電極12とシリコンウエハ100の回路面に形成された電気回路11とを接続するための接続領域(III)が規定される。後述するDeep RIE法での溝101と丸孔102の掘削は、分離領域(II)及び接続領域(III)の各々におけるレジストRE1の開口OP1を通して行われる。シリコンウエハ100の回路面における電気回路11(例えば、トランジスタ・アレイ)に比べて、電極12及び開口OP1は粗くパターニングできるため、これに要するレジストRE1のパターニングには、フォトリソグラフィより安価なスクリーン印刷等の手法が利用できる。レジストRE1のスクリーン印刷では、レジストRE1を導体層CND上に塗布する段階で、電極12や開口OP1に応じたレジストRE1のパターンが導体層CND上に形成される。シリコンウエハ100の回路面に形成された複数の電気回路11(回路グループ110)のパターンに対する電極12や開口OP1の位置は、図18(a)に示すシリコンウエハ100のオリエンテーションフラット(Orientation Flat)OFを基準として合わせられる。
FIG. 17B shows a conductor layer CND formed on the main surface (lower surface, hereinafter referred to as the back surface) opposite to the circuit surface of the silicon wafer 100, and a resist RE1 for patterning the conductor layer CND is a conductor. The cross section of the silicon wafer 100 after being formed on the layer CND is shown. The conductor layer CND is formed into a pair of electrodes 12 (for example, the electrodes 124 and 125 shown in FIG. 15) that connect the electric circuit 11 and the external circuit by etching through the opening pattern of the resist RE1. On the back surface of the silicon wafer 100, there is a connection region (III) for connecting the electrode 12 formed thereon and the electric circuit 11 formed on the circuit surface of the silicon wafer 100 together with the separation region (II) described above. It is prescribed. Excavation of the groove 101 and the round hole 102 by the Deep RIE method described later is performed through the opening OP1 of the resist RE1 in each of the separation region (II) and the connection region (III). Compared to the electrical circuit 11 (for example, transistor array) on the circuit surface of the silicon wafer 100, the electrode 12 and the opening OP1 can be patterned more roughly. Therefore, the patterning of the resist RE1 required for this is less expensive than photolithography, such as screen printing. Can be used. In the screen printing of the resist RE1, a pattern of the resist RE1 corresponding to the electrode 12 and the opening OP1 is formed on the conductor layer CND at the stage of applying the resist RE1 on the conductor layer CND. The positions of the electrodes 12 and the openings OP1 with respect to the pattern of the plurality of electric circuits 11 (circuit group 110) formed on the circuit surface of the silicon wafer 100 are the orientation flat OF of the silicon wafer 100 shown in FIG. Can be adjusted based on
導体層CNDは、通常金属又は合金の薄膜として形成され、アルミニウム(Al)で形成されたときは塩化ホウ素(BCl3)と塩素(Cl2)とで生成されたプラズマで、銅(Cu)で形成されたときは塩化ホウ素(BCl3)と窒素(N2)とアルゴン(Ar)とで生成されたプラズマで、夫々ドライエッチングされる。図17(c)は、導体層CNDのドライエッチングにより裏面に一対の電極12が設けられたシリコンウエハ100の断面を示す。シリコンウエハ100の裏面には、これと一対の電極12とを覆う新たなレジストRE2のパターンも形成されている。レジストRE2は、例えばスクリーン印刷でレジストRE1上に塗布され、溝101と丸孔102の掘削部分に対応した開口OP2のみが形成される。レジストRE2は、次段で実施されるDeep RIE法で掘削しない領域を保護するものであり、その塗布領域は電極12のパターニングのみに設けられたレジストRE1の開口に限ってもよい。図17(c)に示された断面を有するシリコンウエハ100の裏面は、図18(a)に模式的に示される。図18(a)に示したシリコンウエハ100は、その裏面に形成されたレジストRE2の開口OP2を通してエッチングされ、これにより掘られた溝101によって10個の半導体基板10に分離される。この半導体基板10の一つに対応する領域は、図18(a)にて、破線の丸で囲まれる。しかし、回路チップの実際の量産では、シリコンウエハ100の直径に応じて、その一つから数千乃至数万個の半導体基板10が切り出される。
The conductor layer CND is usually formed as a thin film of metal or alloy, and when formed of aluminum (Al), it is a plasma generated with boron chloride (BCl 3 ) and chlorine (Cl 2 ), and is formed with copper (Cu). When formed, they are each dry-etched with plasma generated from boron chloride (BCl 3 ), nitrogen (N 2 ), and argon (Ar). FIG. 17C shows a cross section of the silicon wafer 100 in which the pair of electrodes 12 are provided on the back surface by dry etching of the conductor layer CND. On the back surface of the silicon wafer 100, a new resist pattern RE2 is formed to cover the silicon wafer 100 and the pair of electrodes 12. The resist RE2 is applied on the resist RE1 by screen printing, for example, so that only the opening OP2 corresponding to the excavated portion of the groove 101 and the round hole 102 is formed. The resist RE2 protects a region that is not excavated by the Deep RIE method performed in the next stage, and the coating region may be limited to the opening of the resist RE1 provided only for patterning the electrode 12. The back surface of the silicon wafer 100 having the cross section shown in FIG. 17C is schematically shown in FIG. The silicon wafer 100 shown in FIG. 18A is etched through the opening OP2 of the resist RE2 formed on the back surface thereof, and is separated into ten semiconductor substrates 10 by the groove 101 dug. A region corresponding to one of the semiconductor substrates 10 is surrounded by a broken-line circle in FIG. However, in actual mass production of circuit chips, several thousand to several tens of thousands of semiconductor substrates 10 are cut out from one of them depending on the diameter of the silicon wafer 100.
図17(c)に示されるシリコンウエハ100は、上述したUnaxis USA,Inc.のDSE−III型の如きDeep RIE加工に適したエッチング装置の筐体内に搬入される。このエッチング装置は、筐体内でエッチングガスの誘導結合型プラズマ(Inductively Coupled Plasma,ICPと略す)を形成し、この筐体内において、ウエハ等の試料は、その被加工面がエッチングガスの誘導結合型プラズマ(以下、プラズマ)に対向するように載置される。プラズマは、10MHz乃至50MHzの高周波電界の印加により生成され、水晶発振子による13.56MHzでの励起が汎く利用される。また、上述したドライエッチング工程とパッシベーション工程とにおけるプラズマガスの交替に追従し易い自励発振器(例えば、発振周波数:40MHz)の利用で、プラズマは安定化される。一方、上記試料が載置されるホルダは、プラテン(Platen)とも呼ばれ、試料に交流電圧を印加する機能を備える。シリコンウエハ100は、その回路面(図17(c)での上面)でプラテンに接して、これに載置される。これにより、シリコンウエハ100の裏面(図17(c)での下面)は、プラズマから放出されるラジカルやイオンに曝される。
The silicon wafer 100 shown in FIG. 17C is the same as the above-described Unaxis USA, Inc. It is carried in the case of an etching apparatus suitable for Deep RIE processing such as DSE-III type. This etching apparatus forms inductively coupled plasma (ICP) of an etching gas in a housing, and a sample such as a wafer in the housing has an etching gas inductively coupled plasma. It is placed so as to face plasma (hereinafter referred to as plasma). Plasma is generated by applying a high frequency electric field of 10 MHz to 50 MHz, and excitation at 13.56 MHz by a crystal oscillator is widely used. Further, the plasma is stabilized by using a self-excited oscillator (for example, oscillation frequency: 40 MHz) that easily follows the replacement of the plasma gas in the dry etching process and the passivation process described above. On the other hand, the holder on which the sample is placed is also called a platen and has a function of applying an alternating voltage to the sample. The silicon wafer 100 is placed on the circuit surface (upper surface in FIG. 17C) in contact with the platen. Thereby, the back surface (the lower surface in FIG. 17C) of the silicon wafer 100 is exposed to radicals and ions emitted from the plasma.
Deep RIE法によるシリコンウエハ100の加工は、ドライエッチング工程にて六フッ化硫黄(Sulfur Hexafluoride,SF6)と酸素(O2)とを、パッシベーション工程にてオクタフルオロシクロブタン(Octafluorocyclobutane,C4F8)を、夫々減圧された上記筐体内のプラズマ発生装置に供給して行われ、プラズマガス(含むエッチングガス)の供給量は、例えば、前者においてSF6:130sccm,O2:20sccmに、後者においてC4F8:50sccmに夫々設定される。なお、sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)は、ガス等の流量を標準状態(例えば、0℃,1気圧下)に換算して示す流量単位である。ドライエッチング工程では、プラズマから放出されるSF5 +及びF(フッ素)のラジカルがシリコンウエハ100表面でSiFxを生成して、シリコンウエハ100のエッチングを促す一方、プラズマから放出されるO(酸素)で生成されるSiFxOyがそのエッチングされた面(特に溝101や丸孔102の内壁)を更なるエッチングから保護する。パッシベーション工程では、プラズマから放出されるCF2がCFxを生成して、上記エッチングされた面の保護を促す。また、プラテンは、ドライエッチング工程にてシリコンウエハ100に交流電圧を印加し、パッシベーション工程でこの電圧印加を休止するように制御される。これにより、ドライエッチング工程では、SF5 +が溝の底面まで引き込まれ且つ瞬時に溝から吐き出される。従って、溝のエッチングはその深さ方向に優先的に進み、50以上の高いアスペクト比を持つ円柱状の深い溝が形成される。
The processing of the silicon wafer 100 by the Deep RIE method is performed using sulfur hexafluoride (SF 6 ) and oxygen (O 2 ) in a dry etching process, and octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) in a passivation process. ) Are supplied to the plasma generators in the above-depressed cases, and the supply amount of plasma gas (including etching gas) is, for example, SF 6 : 130 sccm, O 2 : 20 sccm in the former, and in the latter C 4 F 8 is set to 50 sccm, respectively. Note that sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) is a unit of flow rate that indicates the flow rate of gas or the like in a standard state (for example, 0 ° C., 1 atm). In the dry etching process, SF 5 + and F (fluorine) radicals released from the plasma generate SiF x on the surface of the silicon wafer 100 to promote etching of the silicon wafer 100, while O (oxygen) released from the plasma. ) SiF x O y that is generated to protect the etched surface (especially the inner wall of the groove 101 and the circular hole 102) from further etching by. In the passivation process, CF 2 released from the plasma generates CF x to promote protection of the etched surface. Further, the platen is controlled so that an AC voltage is applied to the silicon wafer 100 in the dry etching process and the voltage application is stopped in the passivation process. Thus, in the dry etching process, SF 5 + is drawn to the bottom surface of the groove and is instantaneously discharged from the groove. Therefore, the etching of the groove proceeds preferentially in the depth direction, and a cylindrical deep groove having a high aspect ratio of 50 or more is formed.
Deep RIE法では、ドライエッチング工程とパッシベーション工程とが交互に繰り返されるため、これによる溝の掘削も断続的となる。その結果、溝の内壁には、その深さ方向(Deep RIE法による加工時間に対応)に沿って、複数の凹面が繰り返して形成される。シリコンウエハ100の厚み方向に円形に掘られる溝は、この凹面により蛇腹状の外周を呈する。この凹面は、スキャロップ(Scallops)と呼ばれ、溝の深さ方向に沿うその出現周期は、エッチング装置の改善により0.5μm(0.5×10−6m)まで低減される。Deep RIE法によるシリコン基板の加工において、スキャロップが溝の内壁に対して260nm(260×10−9m)〜350nmの深さで形成されると、シリコン基板のクラックが誘発する可能性が指摘されている。しかし、実施例1で説明したシリコン基板10をDeep RIE法でシリコンウエハ100から切り出し、シリコン基板10の側面に裏面電極13を形成すると、スキャロップによるクラックは裏面電極13により抑えられる。例えば、シリコン基板10の側面に500nmの深さでスキャロップが形成されても、換言すれば、シリコン基板10の側方へのエッチング深さが500nm以下に抑えられていれば、裏面電極13で補強されたシリコン基板10の側面にはクラックが生じ難くなる。
In the Deep RIE method, the dry etching process and the passivation process are alternately repeated, so that the groove excavation is intermittent. As a result, a plurality of concave surfaces are repeatedly formed on the inner wall of the groove along the depth direction (corresponding to the processing time by Deep RIE method). The groove dug in a circle in the thickness direction of the silicon wafer 100 exhibits a bellows-like outer periphery due to this concave surface. This concave surface is called scallops, and its appearance period along the depth direction of the groove is reduced to 0.5 μm (0.5 × 10 −6 m) by improving the etching apparatus. In the processing of a silicon substrate by the Deep RIE method, it is pointed out that if the scallop is formed with a depth of 260 nm (260 × 10 −9 m) to 350 nm with respect to the inner wall of the groove, the silicon substrate may be cracked. ing. However, when the silicon substrate 10 described in the first embodiment is cut out from the silicon wafer 100 by the Deep RIE method and the back electrode 13 is formed on the side surface of the silicon substrate 10, cracks due to scallops are suppressed by the back electrode 13. For example, even if a scallop is formed on the side surface of the silicon substrate 10 at a depth of 500 nm, in other words, if the etching depth to the side of the silicon substrate 10 is suppressed to 500 nm or less, the back electrode 13 is reinforced. Cracks are unlikely to occur on the side surface of the silicon substrate 10 thus formed.
一方、ドライエッチング工程とパッシベーション工程との繰り返し周期を短くすることで、スキャロップは浅くなる。例えば、この周期を1秒以下に抑えれば、スキャロップの深さは30nm〜40nmの範囲に抑えられる。後述する本実施例のシリコン基板10を、その回路チップ1への応用の観点で論ずれば、スキャロップの深さを100nm以下に抑えることで、上述した裏面電極13の補強が無くとも、シリコン基板10の側面におけるクラックは生じ難くなる。
On the other hand, the scallop becomes shallow by shortening the repetition cycle of the dry etching process and the passivation process. For example, if this period is suppressed to 1 second or less, the scallop depth can be suppressed to a range of 30 nm to 40 nm. If the silicon substrate 10 of the present embodiment, which will be described later, is discussed in terms of its application to the circuit chip 1, it is possible to suppress the depth of the scallop to 100 nm or less, so that the silicon substrate can be obtained without the above-described back electrode 13 reinforcement. Cracks on the 10 side surfaces are less likely to occur.
上述したDeep RIE法で溝101及び丸孔102が形成されたシリコンウエハ100の断面が、図17(d)に示される。Deep RIE法のドライエッチング工程では、溝101や丸孔102の形状を決めるレジストRE2(RE1)の開口パターンOP2がイオンやラジカルで変形する可能性も否めない。この可能性は、レジストの焼成や硬化により低減できるが、本実施例では、分離領域(II)にはみ出した導体層CNDにも開口OP2を形成し、レジストとともにシリコンウエハ100のドライエッチングのマスクとして利用した。シリコンウエハ100は、溝101により回路チップ1に対応した複数のシリコン基板(半導体基板)10に分離されるが、これらはシリコンウエハ100の回路面に形成された2層の絶縁膜GI,INSでつながれている。絶縁膜GI,INSの各々が、酸化シリコン(SiOx)や窒化シリコン(SiNx)で形成されているとき、テトラフルオロメタン(Tetrafluoromethane,CF4)で発生されたプラズマを用いたドライエッチングで、これらは除去される。CF4のプラズマを用いたドライエッチングは、シリコンウエハ100に既に形成された溝101や丸孔102の形状を損ねず、また、シリコンウエハ100を上記Deep RIE法に用いたエッチング装置の筐体内に載置したまま行える。本実施例では、CF4のプラズマによるドライエッチングで、溝101及び丸孔102の底面から露出した絶縁膜GIをエッチングした。
FIG. 17D shows a cross section of the silicon wafer 100 in which the grooves 101 and the round holes 102 are formed by the above-described Deep RIE method. In the dry etching process of the Deep RIE method, there is a possibility that the opening pattern OP2 of the resist RE2 (RE1) that determines the shape of the groove 101 or the round hole 102 is deformed by ions or radicals. Although this possibility can be reduced by baking or curing the resist, in this embodiment, the opening OP2 is also formed in the conductor layer CND protruding into the isolation region (II), and used as a mask for dry etching of the silicon wafer 100 together with the resist. used. The silicon wafer 100 is separated into a plurality of silicon substrates (semiconductor substrates) 10 corresponding to the circuit chip 1 by the grooves 101. These are two layers of insulating films GI and INS formed on the circuit surface of the silicon wafer 100. It is connected. When each of the insulating films GI and INS is formed of silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ), dry etching using plasma generated from tetrafluoromethane (Tetrafluoromethane, CF 4 ) These are removed. The dry etching using the CF 4 plasma does not impair the shape of the groove 101 and the round hole 102 already formed in the silicon wafer 100, and the silicon wafer 100 is placed in the case of the etching apparatus used for the Deep RIE method. You can do it while it is still mounted. In this example, the insulating film GI exposed from the bottom surfaces of the groove 101 and the round hole 102 was etched by dry etching using CF 4 plasma.
その後、シリコンウエハ100をエッチング装置の筐体から出して、レジストRE2の部分的なリフローにより、その溝101に対応する開口OP2を塞いだ。溝101に対応するレジストRE2の開口OP2は、レジストRE2の当該開口OP2に追加のレジストをスクリーン印刷することでも塞げる。さらに、シリコンウエハ100の裏面の無電界メッキにより、丸孔102の内壁に導体膜CND2を形成し、この導体膜で電極12と回路面の電気回路11(その特定部分)とを電気的に接続するスルーホール(Through-Holes)THを形成した。図17(e)は、スルーホールTHが形成された後のシリコンウエハ100の断面を示す。レジストRE2上に形成された余剰な導体膜CND2は、シリコンウエハ100の薬品洗浄により、その裏面からレジストRE1,RE2とともに除去される。
Thereafter, the silicon wafer 100 was taken out of the housing of the etching apparatus, and the opening OP2 corresponding to the groove 101 was closed by partial reflow of the resist RE2. The opening OP2 of the resist RE2 corresponding to the groove 101 can also be closed by screen printing an additional resist in the opening OP2 of the resist RE2. Furthermore, a conductive film CND2 is formed on the inner wall of the round hole 102 by electroless plating on the back surface of the silicon wafer 100, and the electrode 12 and the electric circuit 11 (specific part thereof) on the circuit surface are electrically connected by this conductive film. Through-holes TH were formed. FIG. 17E shows a cross section of the silicon wafer 100 after the through holes TH are formed. The surplus conductor film CND2 formed on the resist RE2 is removed together with the resists RE1 and RE2 from the back surface thereof by chemical cleaning of the silicon wafer 100.
最後に、CF4のプラズマによるドライエッチングで、絶縁膜GIに形成された溝101の底面から露出した絶縁膜INSを除去し、図17(f)に示す如く、シリコンウエハ100から複数のシリコン基板10を分離する。このシリコン基板10のシリコンウエハ100の裏面側から見た平面構造の一例を図18(b)に示す。図18(b)において、シリコン基板10の主面に見える構造は電極12のみであり、実施例1にて図15に例示される如く、円弧状に形成された一方の電極12−4と、電極12−4の円弧の内周側に対向し且つこれに囲まれる部分を有する他方の電極12−5とに成形されている。このシリコン基板10の主面の反対側に形成された電気回路11の輪郭と、シリコン基板10を貫通して電気回路11と電極12−4,12−5の下面とを電気的に接続するスルーホールTHの輪郭とは、点線で示される。斯様な主面を有するシリコン基板10は、Deep RIE法により円柱状に形成される。
Finally, the insulating film INS exposed from the bottom surface of the groove 101 formed in the insulating film GI is removed by dry etching using CF 4 plasma, and a plurality of silicon substrates are removed from the silicon wafer 100 as shown in FIG. 10 is separated. An example of the planar structure of the silicon substrate 10 viewed from the back side of the silicon wafer 100 is shown in FIG. In FIG. 18B, the structure visible on the main surface of the silicon substrate 10 is only the electrode 12, and as illustrated in FIG. 15 in Example 1, one electrode 12-4 formed in an arc shape, The electrode 12-4 is formed into the other electrode 12-5 having a portion facing and surrounded by the inner peripheral side of the arc. The outline of the electric circuit 11 formed on the opposite side of the main surface of the silicon substrate 10 and the through that penetrates the silicon substrate 10 and electrically connects the electric circuit 11 and the lower surfaces of the electrodes 12-4 and 12-5. The outline of the hole TH is indicated by a dotted line. The silicon substrate 10 having such a main surface is formed in a cylindrical shape by the Deep RIE method.
図18(b)のシリコン基板10の主面内に点線で描かれた円C11は、この主面から見た電気回路11の外接円であり、破線で描かれた円C12は、この主面から見た電極群12−4,12−5の外接円である。電極群12−4,12−5のいずれもシリコン基板10の主面の端部より離して形成することが望ましいが、さらに外接円C11は外接円C12の内部に収まるように電気回路11及び電極群12−4,12−5を設計することが望ましい。これにより、Deep RIE法によるドライエッチング処理は、電気回路11に形成されるアクティブ素子(トランジスタ等)の特性に影響を及ぼさなくなる。同様な観点から、外接円C11の直径R11を外接円C12の直径R12より小さくすることが望ましい。図18(b)では、2つの外接円C11,C12がシリコン基板10の主面の中心R0とした同心円で示されるが、外接円C11が外接円C12内にある限り、夫々の中心はずれてもよい。シリコン基板10の主面が図10に示されるような輪郭を有するとき、外接円C11,C12は当該主面の輪郭の外側に突き出るが、電極12と電気回路11との形成領域の関係は、これらにより適切に規定される。
A circle C11 drawn by a dotted line in the main surface of the silicon substrate 10 in FIG. 18B is a circumscribed circle of the electric circuit 11 viewed from this main surface, and a circle C12 drawn by a broken line is this main surface. Is a circumscribed circle of the electrode groups 12-4 and 12-5 as seen from FIG. It is desirable that both of the electrode groups 12-4 and 12-5 are formed away from the end portion of the main surface of the silicon substrate 10. However, the circumscribed circle C11 and the electric circuit 11 and the electrodes are arranged so that the circumscribed circle C11 is contained within the circumscribed circle C12. It is desirable to design groups 12-4 and 12-5. Thereby, the dry etching process by the Deep RIE method does not affect the characteristics of the active elements (transistors and the like) formed in the electric circuit 11. From the same viewpoint, it is desirable to make the diameter R11 of the circumscribed circle C11 smaller than the diameter R12 of the circumscribed circle C12. In FIG. 18B, the two circumscribed circles C11 and C12 are shown as concentric circles with the center R0 of the main surface of the silicon substrate 10. However, as long as the circumscribed circle C11 is within the circumscribed circle C12, the respective centers may be shifted. Good. When the main surface of the silicon substrate 10 has a contour as shown in FIG. 10, the circumscribed circles C11 and C12 project outside the contour of the main surface, but the relationship between the formation regions of the electrode 12 and the electric circuit 11 is as follows. These are appropriately defined.
本実施例で上述したDeep RIE法は、実施例1にて説明したシリコンウエハ100の溝101をその回路面から掘削してシリコン基板10を切り出す手法にも適用できる。図19は、Deep RIE法が適用された実施例1のプロセスにより加工されるシリコンウエハ100の一例を示す。このシリコンウエハ100に形成される複数の電気回路11も、図1(c)や図17(a)に示された他の例と同様に、一対の電界効果型トランジスタTR1,TR2に代表させて示される。シリコンウエハ100及びその上面(回路面)に形成された構造物のうち、図17(a)に示された各々には、図17(a)と同じ参照番号が付せられている。図19に示されたシリコンウエハ100を最も特徴付ける構造物は、その回路面に形成されたアンテナ210,220で、電気回路11毎にこれを覆う絶縁膜INS1上に形成される。アンテナ210,220は絶縁膜INS1を貫通するスルーホールTHにより、これらに対応する電気回路11に接続される。アンテナ210,220は、電気回路11の上方で図13(b)に示す如く、スパイラル状に成形されて、回路チップ1(シリコン基板10)のみでRFID回路装置を構成することもあるが、これらを図1(a)に示すベースフィルム23,24に形成されたアンテナ21,22に非接触で結合させて利用されることもある。後者の場合、回路チップ1(シリコン基板10)の主面に形成されたアンテナ210,220の導体パターンが、回路チップ1を搭載する基材に形成されたアンテナ21,22と容量結合又は誘導結合する。斯様なRFID回路装置への外部端末による情報の書込みは、この情報に応じた信号(例えば、電磁波)をRFID回路装置のアンテナ21,22が受信し、当該信号に応じてアンテナ21,22上の電界が変動し、この「アンテナ21,22上の電界変動」を回路チップ1のアンテナ210,220が検知し且つこれに応じた電流を電気回路11に送るという順序で行われる。また、このRFID回路装置からの情報の読み出しは、回路チップにて、外部端末からの上記信号により「電気回路11からアンテナ210,220への電流」が誘起され、この電流に応じてアンテナ210,220上の電界が変動し、この「アンテナ210,220上の電界変動」によりアンテナ21,22で誘起された電磁波(信号)を当該外部端末が読み込むという順序で行われる。
The Deep RIE method described in the present embodiment can also be applied to the method of cutting the silicon substrate 10 by excavating the groove 101 of the silicon wafer 100 described in the first embodiment from the circuit surface. FIG. 19 shows an example of a silicon wafer 100 processed by the process of Example 1 to which the Deep RIE method is applied. A plurality of electric circuits 11 formed on the silicon wafer 100 are also represented by a pair of field effect transistors TR1 and TR2, similarly to the other examples shown in FIG. 1C and FIG. Indicated. Of the structure formed on the silicon wafer 100 and its upper surface (circuit surface), each of the structures shown in FIG. 17A is given the same reference numeral as in FIG. The structure most characteristic of the silicon wafer 100 shown in FIG. 19 is formed on the insulating film INS1 covering each electric circuit 11 with antennas 210 and 220 formed on the circuit surface. The antennas 210 and 220 are connected to the corresponding electric circuit 11 by through holes TH penetrating the insulating film INS1. The antennas 210 and 220 are formed in a spiral shape above the electric circuit 11 as shown in FIG. 13B, and the RFID circuit device may be constituted only by the circuit chip 1 (silicon substrate 10). May be used in a non-contact manner coupled to the antennas 21 and 22 formed on the base films 23 and 24 shown in FIG. In the latter case, the conductor patterns of the antennas 210 and 220 formed on the main surface of the circuit chip 1 (silicon substrate 10) are capacitively coupled or inductively coupled to the antennas 21 and 22 formed on the substrate on which the circuit chip 1 is mounted. To do. Information is written to such an RFID circuit device by an external terminal when signals (for example, electromagnetic waves) corresponding to this information are received by the antennas 21 and 22 of the RFID circuit device, and on the antennas 21 and 22 according to the signal. The electric fields of the circuit chip 1 are detected by the antennas 210 and 220 of the circuit chip 1 and a current corresponding thereto is sent to the electric circuit 11. Further, in reading out information from the RFID circuit device, a “current from the electric circuit 11 to the antennas 210 and 220” is induced in the circuit chip by the signal from the external terminal. The electric field on 220 fluctuates, and the external terminal reads the electromagnetic waves (signals) induced by the antennas 21 and 22 due to the “electric field fluctuation on the antennas 210 and 220”.
図1、図13、及び図14を参照して上述したRFID回路装置では、電磁波(信号)を受けたアンテナ21,22が、その上で変動する電界に応じた電流を電気回路11に直接流すことで、これに情報が書き込まれ、また、アンテナ21,22が電気回路11からの電流を直接受け且つこれに応じた電磁波(信号)を放出することで、この情報を外部端末に読み出させていた。しかし、図19に示されるシリコンウエハ100から得られた回路チップ1では、これに形成された電気回路11とこの外部回路とも言えるアンテナ21,22との間に電流路を設ける必要がない。このため、アンテナ210,220は、先述した他の回路チップ1の各電極(接合電極12や裏面電極13)のように、その少なくとも一部をアンテナ21,22との電気的な接続に備えて露出させる必要はなく、故に、電気回路11(配線層GT,WL)を覆う絶縁膜INS1とともに別の絶縁膜INS2で覆われていてもよい。以下に述べるDeep RIE法によるシリコンウエハ100からのシリコン基板10の切り出し工程に照らせば、絶縁膜INS1,INS2は、酸化シリコンや窒化シリコンで形成されることが望ましい。
In the RFID circuit device described above with reference to FIGS. 1, 13, and 14, the antennas 21 and 22 that have received electromagnetic waves (signals) flow a current corresponding to the electric field that fluctuates directly to the electric circuit 11. Thus, information is written in this, and the antennas 21 and 22 directly receive the current from the electric circuit 11 and emit an electromagnetic wave (signal) corresponding thereto, thereby causing the external terminal to read this information. It was. However, in the circuit chip 1 obtained from the silicon wafer 100 shown in FIG. 19, it is not necessary to provide a current path between the electric circuit 11 formed on the silicon chip 100 and the antennas 21 and 22 which can be said external circuits. For this reason, the antennas 210 and 220 are provided with at least a part for electrical connection with the antennas 21 and 22 like each electrode (bonding electrode 12 and back electrode 13) of the other circuit chip 1 described above. It is not necessary to expose it. Therefore, it may be covered with another insulating film INS2 together with the insulating film INS1 covering the electric circuit 11 (wiring layers GT, WL). In view of the step of cutting the silicon substrate 10 from the silicon wafer 100 by the Deep RIE method described below, the insulating films INS1 and INS2 are preferably formed of silicon oxide or silicon nitride.
図19に示すシリコンウエハ100には、その回路面(図19の上面)からドライエッチングによりシリコン基板10を分離する溝101を形成するため、この工程の前に当該回路面の構造物(配線層GT,WL、アンテナ210,220、活性領域CHN,CHP)を保護する絶縁膜GT,INS1,INS2に溝101aが形成される。絶縁膜GT,INS1,INS2の溝101aをドライエッチングで形成する工程は、これに続くDeep RIEによるシリコンウエハ100の溝101の形成に用いるエッチング装置の筐体内で行われる。この筐体内において、シリコンウエハ100は、その裏面(図19の下面)がプラテンに保持され、且つその回路面がプラズマ発生装置に対向するように配置される。また、この筐体内のプラズマ発生装置には、上述した本実施例のプロセスとは逆に、CF4が供給され、その後、SF6とO2の混合ガスとC4F8とが交互に供給される。絶縁膜GT,INS1,INS2のドライエッチングは、絶縁膜INS2の最上面に塗布されたレジストRESの溝101に対応する位置に形成された開口OPNを通して行われる。例えば、200μm〜300μmの厚さを有するシリコンウエハ100に対し、その回路面に積層される絶縁膜GT,INS1,INS2の厚さの合計は非常に小さく、例えば、シリコンウエハ100の厚さの1/10以下である。このため、絶縁膜GT,INS1,INS2の積層構造には、CF4で生成されたプラズマによる通常のドライエッチングで溝101aが形成される。その後、Deep RIEによりシリコンウエハ100の溝101が、溝101aの底面からシリコンウエハ100の裏面に向けて掘削される。Deep RIEにおけるドライエッチング工程及びパッシベーション工程のプロセス条件は、図17を参照して説明した本実施例と同様に設定できる。シリコンウエハ100の裏面上に形成された絶縁膜INS3は、シリコンウエハ100の裏面に到達した溝101で分離される個々のシリコン基板10をつなぎ止めるものであり、シリコンウエハ100がプラテンから外された後、研磨やエッチングにより除去される。絶縁膜INS3は、酸化シリコンや窒化シリコン以外の絶縁材料(金属の酸化膜や窒化膜、樹脂膜)で形成されてもよい。また、個片化されたシリコン基板10をプラテンから直接回収するときは、絶縁膜INS3を形成しなくてもよい。
In the silicon wafer 100 shown in FIG. 19, a groove 101 for separating the silicon substrate 10 from the circuit surface (upper surface in FIG. 19) is formed by dry etching. A trench 101a is formed in the insulating films GT, INS1, and INS2 that protect the GT and WL, the antennas 210 and 220, and the active regions CHN and CHP). The step of forming the groove 101a of the insulating films GT, INS1, and INS2 by dry etching is performed in the case of the etching apparatus used for forming the groove 101 of the silicon wafer 100 by deep RIE. In this housing, the silicon wafer 100 is disposed such that the back surface (the lower surface in FIG. 19) is held by the platen and the circuit surface faces the plasma generator. Further, in contrast to the above-described process of the present embodiment, CF 4 is supplied to the plasma generator in the casing, and thereafter, a mixed gas of SF 6 and O 2 and C 4 F 8 are alternately supplied. Is done. The dry etching of the insulating films GT, INS1, and INS2 is performed through an opening OPN formed at a position corresponding to the groove 101 of the resist RES applied on the uppermost surface of the insulating film INS2. For example, with respect to the silicon wafer 100 having a thickness of 200 μm to 300 μm, the total thickness of the insulating films GT, INS1, and INS2 stacked on the circuit surface is very small, for example, 1 of the thickness of the silicon wafer 100. / 10 or less. Therefore, the laminated structure of the insulating film GT, INS1, INS2, grooves 101a in a conventional dry etching with plasma generated by the CF 4 is formed. Thereafter, the groove 101 of the silicon wafer 100 is excavated from the bottom surface of the groove 101a toward the back surface of the silicon wafer 100 by Deep RIE. The process conditions of the dry etching process and the passivation process in Deep RIE can be set in the same manner as in the present embodiment described with reference to FIG. The insulating film INS3 formed on the back surface of the silicon wafer 100 is used to connect the individual silicon substrates 10 separated by the grooves 101 reaching the back surface of the silicon wafer 100, and after the silicon wafer 100 is removed from the platen. It is removed by polishing or etching. The insulating film INS3 may be formed of an insulating material (metal oxide film, nitride film, resin film) other than silicon oxide or silicon nitride. Further, when the singulated silicon substrate 10 is directly recovered from the platen, the insulating film INS3 may not be formed.
図19に示されたシリコンウエハ100から得られるシリコン基板10(回路チップ)の断面構造を図20(a)に示す。また、絶縁膜INS1上に上述したアンテナ210,220に代えて、電極12が形成されたシリコン基板10の断面構造を図20(b)に示す。いずれのシリコン基板10の側壁も、図17(f)に示すシリコン基板10の側壁と同様に、Deep RIEにより高いアスペクト比で成形され、夫々の外観は例えば円柱形を呈する。厳密には、シリコン基板10の各々の側壁には、上述したスキャロップ(凹部)がその厚さ方向に並び得るが、その深さが100nm以下に抑えられているため、例えば円柱形の外観が蛇腹状に見えることはなく、スキャロップに起因するシリコン基板10のクラックも生じない。図20(a)に示されたアンテナ210,220と、図20(b)に示された電極12とは、夫々のシリコン基板10の主面内における平面形状で相違し、電極12の少なくとも一部は絶縁膜INS2から露出される。図20(b)では、絶縁膜INS1上に絶縁膜INS2を形成しないことにより、電極12の上面全域を露出させている。電気回路11との接続は、図20(a)のアンテナ210,220及び図20(b)の電極12に対して同様に構成される。シリコン基板10の主面内におけるアンテナ210,220と電気回路11との望ましき配置は、電極12と電気回路11との望ましき配置と同様に図18(b)を参照して規定される。
FIG. 20A shows a cross-sectional structure of the silicon substrate 10 (circuit chip) obtained from the silicon wafer 100 shown in FIG. FIG. 20B shows a cross-sectional structure of the silicon substrate 10 on which the electrode 12 is formed instead of the antennas 210 and 220 described above on the insulating film INS1. The sidewalls of any of the silicon substrates 10 are formed with a high aspect ratio by Deep RIE, as in the sidewalls of the silicon substrate 10 shown in FIG. 17 (f), and each appearance has a cylindrical shape, for example. Strictly speaking, the scallops (recesses) described above can be arranged in the thickness direction on each side wall of the silicon substrate 10, but the depth is suppressed to 100 nm or less, and thus, for example, a cylindrical appearance has a bellows shape. The silicon substrate 10 is not cracked due to scallops. The antennas 210 and 220 shown in FIG. 20A and the electrode 12 shown in FIG. 20B are different in planar shape in the main surface of each silicon substrate 10, and at least one of the electrodes 12 is different. The portion is exposed from the insulating film INS2. In FIG. 20B, the entire upper surface of the electrode 12 is exposed by not forming the insulating film INS2 over the insulating film INS1. The connection with the electric circuit 11 is similarly configured with respect to the antennas 210 and 220 in FIG. 20A and the electrode 12 in FIG. The desired arrangement of the antennas 210 and 220 and the electric circuit 11 in the main surface of the silicon substrate 10 is defined with reference to FIG. 18B as in the case of the desired arrangement of the electrode 12 and the electric circuit 11. The
本発明による回路チップ及びRFID回路装置は、衝撃を受け易い環境でもその機能を維持し得るため、航空機、車両、船舶等に積載される貨物、及びクリーニング業、リネンサプライ業、病院での洗濯物への貼付が可能となり、且つこれによる貨物や洗濯物の情報が確実に管理される。
Since the circuit chip and the RFID circuit device according to the present invention can maintain their functions even in an environment susceptible to impact, cargo loaded on an aircraft, vehicle, ship, etc., and laundry in a cleaning industry, linen supply industry, and hospital It is possible to attach to the label, and the information on the cargo and the laundry is surely managed.
本発明の実施例1によるRFID回路装置(RFIDタグ)の斜視図、及びこれにおける回路チップの実装構造を示す拡大図を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view of the RFID circuit device (RFID tag) by Example 1 of this invention and the enlarged view which shows the mounting structure of the circuit chip in this are shown.
本発明の実施例1において、複数の回路チップに切り出される回路グループが主面に形成された半導体ウエハの斜視図及びこの回路パターンの各々に形成される電気回路のパターンの平面図を示す。In Example 1 of this invention, the perspective view of the semiconductor wafer in which the circuit group cut out to a some circuit chip was formed in the main surface, and the top view of the pattern of the electric circuit formed in each of this circuit pattern are shown.
本発明の実施例1において、半導体ウエハの主面に形成される複数の回路チップに応じた電気回路及び電極の平面配置図を示す。In Example 1 of this invention, the plane arrangement | positioning figure of the electric circuit and electrode according to the some circuit chip formed in the main surface of a semiconductor wafer is shown.
本発明の実施例1における回路チップの製造工程に用意される半導体ウエハの斜視図及びその主面に形成される電気回路のパターンの平面図を示す。The perspective view of the semiconductor wafer prepared for the manufacturing process of the circuit chip in Example 1 of this invention and the top view of the pattern of the electric circuit formed in the main surface are shown.
本発明の実施例1に係り、ドライエッチングで溝が形成された半導体ウエハの「1つの回路チップに対応した電気回路が形成された部分(以下、チップ部分)」とその近傍の断面図を示す。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor wafer having a groove formed by dry etching, “a portion where an electric circuit corresponding to one circuit chip is formed (hereinafter referred to as a chip portion)” and its vicinity according to the first embodiment of the present invention. .
本発明の実施例1に係り、回路面にバックグラインドテープが貼られた半導体ウエハを裏面側から描いた斜視図、及び裏面が研削された後の当該半導体ウエハのチップ部分並びにその近傍の断面図を示す。1 is a perspective view of a semiconductor wafer having a back grind tape affixed to a circuit surface from the back side, and a cross-sectional view of the chip portion of the semiconductor wafer after the back surface is ground and the vicinity thereof according to the first embodiment of the present invention. Indicates.
本発明の実施例1に係り、回路面にバックグラインドテープが貼られた半導体ウエハを回路面側から描いた斜視図、及び裏面(研削された面)に金属膜が形成された後の当該半導体ウエハチップ部分並びにその近傍の断面図を示す。1 is a perspective view of a semiconductor wafer with a back grind tape affixed to a circuit surface from the circuit surface side, and the semiconductor after a metal film is formed on the back surface (ground surface) according to the first embodiment of the present invention; Sectional drawing of the wafer chip part and its vicinity is shown.
本発明の実施例1に係り、半導体ウエハから切り出された複数の半導体基板(回路チップ)がバックグラインドテープから転写された保持テープの斜視図、及び保持テープに転写された半導体基板(上記チップ部分)の断面図を示す。1 is a perspective view of a holding tape in which a plurality of semiconductor substrates (circuit chips) cut out from a semiconductor wafer are transferred from a back grind tape, and a semiconductor substrate transferred to the holding tape (the above chip portion) according to Embodiment 1 of the present invention; ) Is a cross-sectional view.
本発明の実施例1に係り、半導体ウエハ主面に形成される複数のチップ部分(半導体基板に各々切り出される)における電気回路及び電極の平面配置図を示す。FIG. 3 is a plan view of an electric circuit and electrodes in a plurality of chip portions (each cut out on a semiconductor substrate) formed on the main surface of the semiconductor wafer according to the first embodiment of the present invention.
本発明の実施例1に係り、半導体ウエハ主面に形成される複数のチップ部分における図9とは異なる電気回路及び電極の平面配置図を示す。FIG. 10 is a plan layout view of electric circuits and electrodes different from FIG. 9 in a plurality of chip portions formed on the main surface of the semiconductor wafer according to the first embodiment of the present invention.
本発明の実施例1に係り、半導体ウエハ主面に形成される複数のチップ部分における図9及び図10とは異なる電気回路及び電極の平面配置図を示す。FIG. 11 is a plan layout view of electric circuits and electrodes different from those in FIGS. 9 and 10 in a plurality of chip portions formed on the main surface of the semiconductor wafer according to the first embodiment of the present invention.
本発明の実施例1による半導体基板主面の平面図を示す。The top view of the semiconductor substrate main surface by Example 1 of this invention is shown.
図12に示された半導体基板(回路チップ)が搭載されるRFID回路装置の斜視図、及びこれにおける回路チップの実装構造の拡大図を示す。FIG. 13 is a perspective view of an RFID circuit device on which the semiconductor substrate (circuit chip) shown in FIG. 12 is mounted, and an enlarged view of a circuit chip mounting structure in the RFID circuit device.
本発明の実施例1による別の回路チップ(半導体基板)主面の平面図と、そのRFID回路装置における実装構造の拡大図を示す。The top view of another circuit chip (semiconductor substrate) principal surface by Example 1 of this invention and the enlarged view of the mounting structure in the RFID circuit device are shown.
本発明の実施例1による別の半導体基板主面の平面図を示す。The top view of another semiconductor substrate main surface by Example 1 of this invention is shown.
本発明の実施例2に係り、ドライエッチングで溝が形成された半導体ウエハのチップ部分とその近傍の断面図を示す。FIG. 4 is a cross-sectional view of a chip portion of a semiconductor wafer in which a groove is formed by dry etching and its vicinity according to a second embodiment of the present invention.
本発明の実施例2における、Deep RIE法によるエッチングを含む半導体基板の切り出し(回路チップの形成)の工程を説明する断面図を示す。Sectional drawing explaining the process of cutting out the semiconductor substrate (formation of a circuit chip) including the etching by Deep RIE method in Example 2 of this invention is shown.
本発明の実施例2における半導体ウエハ主面に形成されるレジスト膜の開口パターンの概略平面図と、半導体基板主面における電気回路及び電極の配置を説明する平面図を示す。The schematic top view of the opening pattern of the resist film formed in the semiconductor wafer main surface in Example 2 of this invention, and the top view explaining arrangement | positioning of the electric circuit and electrode in a semiconductor substrate main surface are shown.
Deep RIE法が適用された実施例1のプロセスで加工される半導体ウエハの断面図を示す。Sectional drawing of the semiconductor wafer processed by the process of Example 1 to which Deep RIE method was applied is shown.
本発明による他の回路チップの断面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of another circuit chip according to the present invention.
符号の説明Explanation of symbols
1…回路チップ、10…シリコン基板、11…電気回路、12,12−1〜5…電極(接合電極)、13…裏面電極、21,22…アンテナ、23,24…フィルム、31…フォトレジストパターン、32…(フォトレジストパターンの)孔形状、34…バックグラインドテープ、35…保持テープ、36…保持枠、100…ウエハ、101…溝、102…丸孔、110…回路グループ、111…残留部分、CHN…活性領域(チャネル,N型)、CHP…活性領域(チャネル,P型)、CND,CND1,CND2…導体層、GI…絶縁膜(ゲート絶縁膜)、GT…配線層(ゲート電極)、INS…絶縁膜、OF…オリエンテーションフラット、OPN,OP1,OP2…開口、RES,RE1,RE2…レジスト、TH…スルーホール、TR1,TR2…トランジスタ、WL…配線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circuit chip, 10 ... Silicon substrate, 11 ... Electric circuit, 12, 12-1-5 ... Electrode (bonding electrode), 13 ... Back electrode, 21, 22 ... Antenna, 23, 24 ... Film, 31 ... Photoresist Pattern, 32 ... hole shape of photoresist pattern, 34 ... back grind tape, 35 ... holding tape, 36 ... holding frame, 100 ... wafer, 101 ... groove, 102 ... round hole, 110 ... circuit group, 111 ... residual Part, CHN ... active region (channel, N type), CHP ... active region (channel, P type), CND, CND1, CND2 ... conductor layer, GI ... insulating film (gate insulating film), GT ... wiring layer (gate electrode) ), INS ... insulating film, OF ... orientation flat, OPN, OP1, OP2 ... opening, RES, RE1, RE2 ... resist, TH ... through hole, R1, TR2 ... transistor, WL ... wiring.