JP2018182163A - チップの製造方法、及び、シリコンチップ - Google Patents

Abstract

【課題】品質の低下を抑制可能なチップの製造方法、及び、シリコンチップを提供する。【解決手段】機能素子１５を覆うと共に第１切断予定ライン７ａと第２切断予定ライン７ｂとの交差点７ｐを含む交差領域３０が露出するように基板２にマスクＭを形成し、マスクＭを用いて基板２をエッチングすることにより基板２に貫通孔２４を形成し、レーザ光Ｌの集光点Ｐを第１切断予定ライン７ａに沿って相対移動させて第１切断予定ライン７ａに沿って改質領域７を形成し、集光点Ｐを第２切断予定ライン７ｂに沿って相対移動させて第２切断予定ライン７ｂに沿って改質領域７を形成し、第１切断予定ライン７ａ及び第２切断予定ライン７ｂに沿って基板２を切断して機能素子１５に応じたシリコンチップ１６を形成する。【選択図】図１１

Description

本発明は、チップの製造方法、及び、シリコンチップに関する。

特許文献１には、半導体チップ製造方法が記載されている。この方法では、ｎ型窒化ガリウム系半導体層（ｎ型層）とｐ型窒化ガリウム系半導体層（ｐ型層）とをサファイア基板上に積層して形成された半導体ウエハを複数の半導体チップに分割する。この方法では、まず、所望のチップ形状により素子分離溝を形成する。素子分離溝は、ｐ型層をエッチングすることにより形成される。続いて、サファイア基板の内部に改質領域を形成する。改質領域は、サファイア基板の内部に集光点を合せてレーザ光を照射することにより形成される。改質領域は、半導体ウエハの分断に利用される。改質領域の形成後には、ブレーキング装置を用いて半導体ウエハをチップ状に切断する。

特開２０１１−１８１９０９号公報

ところで、上記のような方法によりチップを製造する際には、レーザ光の照射により改質領域が形成されたラインが、チップの外形を規定することになる。このため、チップの所望の外形が矩形である場合には、互いに交差する２つの方向に延びるラインに沿ってレーザ光を照射して改質領域を形成する必要がある。この場合、２つの方向のラインの交差点（チップの角部となる位置）では、少なくとも２回のレーザ光の照射が行われる。このため、当該交差点においては、１回目のレーザ光の照射により形成された改質領域等が、２回目のレーザ光の照射に悪影響を及ぼすおそれがある。この結果、切断後のチップの角部の品質が低下するおそれがある。

本発明は、品質の低下を抑制可能なチップの製造方法、及び、シリコンチップを提供することを目的とする。

本発明に係るチップの製造方法は、複数の機能素子を含む基板に対して、機能素子の間を通るように延びる第１切断予定ラインと、機能素子の間を通るように第１切断予定ラインに交差する方向に延びる第２切断予定ラインと、を設定する第１工程と、機能素子を覆うと共に第１切断予定ラインと第２切断予定ラインとの交差点を含む交差領域が露出するように基板にマスクを形成する第２工程と、マスクを用いて基板をエッチングすることにより、基板から交差領域を除去して貫通孔を形成する第３工程と、第３工程の後に、レーザ光の集光点を第１切断予定ラインに沿って基板に対して相対移動させることにより、第１切断予定ラインに沿って基板に改質領域を形成する第４工程と、第３工程の後に、レーザ光の集光点を第２切断予定ラインに沿って基板に対して相対移動させることにより、第２切断予定ラインに沿って基板に改質領域を形成する第５工程と、第４工程及び第５工程の後に、第１切断予定ライン及び第２切断予定ラインに沿って基板を切断して機能素子に応じたチップを形成する第６工程とを備える。

この製造方法においては、レーザ光の照射による改質領域の形成に先立って、第１切断予定ラインと第２切断予定ラインとの交差点を含む交差領域を露出するマスクを用いた基板のエッチングにより、基板から当該交差領域を除去して基板に貫通孔を形成する。このため、例えば、第４工程の後に第５工程を実施するときに、第１切断予定ラインと第２切断予定ラインとの交差点において、改質領域がレーザ光の照射に悪影響を及ぼすことがない（改質領域が存在しない）。このため、チップの角部の品質の低下を抑制可能である。

本発明に係るチップの製造方法は、複数の機能素子を含む基板に対して、機能素子を覆うと共に機能素子の角部を規定する開口を有するマスクを形成する第１工程と、マスクを用いて基板をエッチングすることにより、開口に対応する貫通孔を基板に形成する第２工程と、機能素子の間を通るように延びる第１切断予定ラインと、機能素子の間を通り貫通孔において第１切断予定ラインと交差するように第１切断予定ラインに交差する方向に延びる第２切断予定ラインと、を設定する第３工程と、第３工程の後に、レーザ光の集光点を第１切断予定ラインに沿って基板に対して相対移動させることにより、第１切断予定ラインに沿って基板に改質領域を形成する第４工程と、第３工程の後に、レーザ光の集光点を第２切断予定ラインに沿って基板に対して相対移動させることにより、第２切断予定ラインに沿って基板に改質領域を形成する第５工程と、第４工程及び第５工程の後に、第１切断予定ライン及び第２切断予定ラインに沿って基板を切断して機能素子に応じたチップを形成する第６工程と、を備える。

この製造方法においては、レーザ光の照射による改質領域の形成に先立って、機能素子の角部を規定する開口を有するマスクを用いたエッチングにより、基板に貫通孔を形成する。その後、当該貫通孔において交差する第１切断予定ライン及び第２切断予定ラインを設定する。このため、例えば、第４工程の後に第５工程を実施するときに、第１切断予定ラインと第２切断予定ラインとの交差点において、改質領域がレーザ光の照射に悪影響を及ぼすことがない（改質領域が存在しない）。このため、チップの角部の品質の低下を抑制可能である。

ここで、本発明者は、鋭意検討を進める中で、次のような知見を得た。すなわち、レーザ光の照射をオンにしたままレーザ光の集光点が貫通孔を通過した場合、切断に必要な改質領域の形成には影響がないものの、レーザ光の集光点が貫通孔の内側面を通過するときに当該内側面にダメージが生じる場合がある。本発明者は、このような知見に基づいて、次の発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係るチップの製造方法においては、第４工程及び第５工程においては、集光点が貫通孔に至るときにレーザ光の出力を低下させると共に、レーザ光の出力を低下させた後にレーザ光の集光する位置が貫通孔を通過したときにレーザ光の出力を増大させてもよい。この場合、レーザ光の出力値が相対的に大きい状態においてレーザ光の集光点が貫通孔の内側面を通過することが避けられる。このため、貫通孔の内側面にダメージが生じることが抑制され、チップの角部の品質の低下を確実に抑制可能である。

なお、レーザ光の出力を低下又は増大させるとは、レーザ光の出力について、改質領域が形成され得る加工閾値を基準として低下又は増大させるものとすることができる。この場合には、レーザ光の出力が加工閾値を越えるようにするか下回るようにするかを制御することになる。このようなレーザ光の出力の制御については、例えば次のように行うことができる。すなわち、一例として、シャッタ等を用いてレーザ光の照射をオン／オフすることができる。この場合、レーザ光の出力（基板に照射される際の出力）は、オンのときに加工閾値を超え、オフのときに０となる。また、別の例として、レーザ光源がＱスイッチレーザであれば、ＲＦ出力の制御によりＱスイッチをオン／オフ制御することができる。この場合には、Ｑスイッチのオフ時にも、レーザ光の出力が０とならず、微弱な（加工閾値を下回った）出力のレーザ光が基板に照射される。

さらに別の例としては、レーザ光源の制御により、レーザ光のパルス発振と連続発振とを切り替えることができる。この場合には、パルス発振のときにレーザ光の出力が加工閾値よりも大きくなり、且つ、連続発振のときにレーザ光の出力が加工閾値よりも小さくなるようにすることができる。さらには、レーザ光を常にパルス発振させる場合には、そのパルス発振の出力強度を制御して、加工閾値を超えるパルスと加工閾値を下回るパルスとの間で切り替えてもよい。その他、ここでは、レーザ光の出力を制御する任意の方法を利用可能である。

本発明に係るチップの製造方法は、第３工程の後であって第４工程及び第５工程の前に、貫通孔の内側面に金属膜を形成する第７工程を備えてもよい。或いは、本発明に係るチップの製造方法は、第２工程の後であって第４工程及び第５工程の前に、貫通孔の内側面に金属膜を形成する第７工程を備えてもよい。この場合、電極等に利用可能な金属膜が角部に形成されたチップを得ることができる。

本発明に係るチップの製造方法においては、交差領域は、交差領域の中心に向かって凸となる形状を有していてもよい。或いは、本発明に係るチップの製造方法においては、開口は、開口の中心に向かって凸となる形状を有していてもよい。この場合、貫通孔の形成によりチップの角部が面取りされた形状となるため、チップの強度が向上する。

本発明に係るチップの製造方法においては、エッチングは、ドライエッチングであってもよい。この場合、ドライプロセスによりチップを製造可能である。

本発明に係るシリコンチップは、面取りされた複数の角部と、角部同士を接続する複数の辺部分と、外側面と、を備え、外側面の辺部分に対応する第１エリアには、多結晶シリコンが露出しており、外側面の角部に対応する第２エリアは、単結晶シリコンにより構成されることにより第１エリアよりも平坦である。このシリコンチップにおいては、角部が面取りされており、且つ、外側面の角部に対応する第２エリアが単結晶シリコンにより構成されて相対的に平坦とされている。このため、角部の品質がよく、強度が高い。このようなシリコンチップは、例えば、シリコンを含む基板を用いることによって、上記の製造方法により製造することができる。なお、第２エリア及び第１エリアの平坦の比較は、例えば、第２エリア及び第１エリアの平坦度（表面荒さ）の平均の比較とすることができる。

なお、本発明に係るシリコンチップにおいては、第１エリアにおいては、厚さ方向に沿って多結晶シリコンを含む領域が単結晶シリコンを含む領域に挟まれていてもよい。

本発明によれば、品質の低下を抑制可能なチップの製造方法、及び、シリコンチップを提供することができる。

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 本実施形態に係る製造方法における加工対象物である基板を示す図である。 図７に示された基板の一部の拡大平面図である。 基板にマスクを形成する工程を示す図である。 マスクを用いて基板をエッチングする工程を示す図である。 レーザ加工に関する工程を示す図である。 レーザ加工に関する工程を示す図である。 基板を切断する工程、及び、製造されたチップを示す図である。 作用・効果を説明するための模式図である。 変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。

レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。

加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。

集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。

ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。

改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。

溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ_３、及び、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ_３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。

実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。

引き続いて、本実施形態に係るチップの製造方法の一例について説明する。ここでは、一例として、上述したレーザ加工装置１００及びレーザ加工方法を利用してシリコンチップを製造する。図７は、本実施形態に係る製造方法における加工対象物である基板を示す図である。図８は、図７に示された基板の一部の拡大平面図である。図７，８に示されるように、この方法においては、まず、加工対象物１である基板２を用意する。

基板２は、シリコンを含む。より具体的には、基板２は、主面２ｓと裏面２ｒとを含む。また、基板２は、シリコンを含む基板層２１と、シリコンを含み基板層２１上に形成されたデバイス層２２と、を含む。主面２ｓは、デバイス層２２における基板層２１と反対側の表面である。裏面２ｒは、基板層２１におけるデバイス層２２と反対側の表面である。主面２ｓと裏面２ｒとは互いに反対側に臨み、且つ、略平行である。

基板２は、例えば、２次元マトリックス状に配列された複数の機能素子１５を有している。機能素子１５は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。この機能素子１５が個片化されることによりシリコンチップが製造される。

続いて、機能素子１５の間を通るように第１方向に沿って延びる複数の第１切断予定ライン７ａを設定する（第１工程）。第１方向は、主面２ｓに沿った方向である。ここでは、第１方向に交差（直交）する第２方向に沿って互いに隣り合う一対の機能素子１５の間において、一対の第１切断予定ライン７ａが設定される。また、機能素子１５の間を通るように第２方向に沿って延びる複数の第２切断予定ライン７ｂを設定する（第１工程）。ここでは、第１方向に沿って互いに隣り合う一対の機能素子１５の間において、一対の第２切断予定ライン７ｂが設定される。

これにより、基板２（主面２ｓ）には、第１切断予定ライン７ａと第２切断予定ライン７ｂとの複数の交差点７ｐが形成される。ここでは、４つの機能素子１５の複数の角部が集約される領域に、４つの交差点７ｐが形成される。すなわち基板２には、複数（ここでは４つ）の交差点７ｐを含む複数の交差領域３０が規定される。交差領域３０の各々は、主面２ｓに交差する方向からみて、一対の第１切断予定ライン７ａの間において第２方向に延びる一対の第１直線部３１と、一対の第２切断予定ライン７ｂの間において第１方向に延びる一対の第２直線部３２と、を含む。

また、交差領域３０の各々は、主面２ｓに交差する方向からみて、１つの機能素子１５を規定する一対の第１切断予定ライン７ａ及び第２切断予定ライン７ｂの間をつなぐように延びる４つの曲線部３３を含む。第１直線部３１、第２直線部３２、及び曲線部３３は、互いに接続されて単一の閉曲線（交差領域３０の平面形状）を形成している。ここでは、曲線部３３は、交差領域３０の中心に向かって凸となるように（例えば円弧状に）湾曲している。曲線部３３は、シリコンチップの角部を規定する。したがって、製造されるシリコンチップの角部は、曲線部３３の湾曲に応じて面取りされることになる。

続いて、図９に示されるように、基板２にマスクＭを形成する（第２工程）。マスクＭは、後の工程におけるエッチングに耐性のある材料（例えば、フォトレジスト等）からなる。マスクＭには、開口Ｍｐが形成されている。開口Ｍｐは、交差領域３０に対応している。したがって、ここでは、機能素子１５を覆うと共に交差領域３０が露出するように基板２の主面２ｓにマスクＭを形成する。開口Ｍｐは、機能素子１５の角部を規定する。開口Ｍｐは、開口Ｍｐの中心に向かって凸となる形状を有している。なお、図９の（ａ）は平面図であり、図９の（ｂ）は図９の（ａ）のb−b線に沿っての断面図である。

続いて、マスクＭを用いて基板２をエッチングすることにより、基板２から交差領域３０を除去して貫通孔を形成する（第３工程）。より具体的には、まず、図１０の（ａ）に示されるように、基板２の裏面２ｒに対して、保護層２３（テープ、無機膜、又は、有機膜）を設ける。続いて、図１０の（ｂ）に示されるように、基板２をエッチング装置Ｄに配置し、マスクＭを用いて基板２のエッチングを行う。ここでは、例えばドライエッチングを行う。一例として、ここでのエッチングは、ＳＦ_６をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ、ＤＲＩＥ）とすることができる。

これにより、マスクＭから露出した交差領域３０が基板２から除去され、複数の貫通孔２４が基板２に形成される。その後、図１０の（ｃ）に示されるように、基板２をエッチング装置Ｄから取り出し、裏面２ｒから保護層２３を除去する。また、マスクＭを除去する。この後、基板２のレーザ加工に移行する。

すなわち、続く工程では、図１に示されるように、基板２をレーザ加工装置１００の支持台１０７に載置する。ここでは、基板２の裏面２ｒが集光用レンズ１０５側に位置するように、基板２を支持台１０７に載置する。したがって、ここでは、基板２の裏面２ｒが、レーザ光入射面となる。なお、図１１の（ｂ）に示されるように、基板２の主面２ｓには保護フィルム２５が設けられている。

続いて、図１１に示されるように、基板２の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させた状態において、集光点Ｐを第１切断予定ライン７ａに沿って基板２に対して相対移動させることにより、第１切断予定ライン７ａに沿って基板２に改質領域７を形成する（第４工程）。ここでは、一例として、集光点Ｐ及び集光用レンズ１０５の位置を固定しつつステージ１１１を移動させることにより、集光点Ｐを基板２に対して相対移動させる。

このとき、図１２の（ａ）に示されるように、集光点Ｐが貫通孔２４に至るときにレーザ光Ｌの出力を低下させる（ここでは照射をオフにする）。集光点Ｐが貫通孔２４に至るときとは、集光点Ｐ（ここでは、集光用レンズ１０５の光軸Ｂ）が、貫通孔２４に至る直前であって、貫通孔２４の内側面２４ｓから所定距離Ｑだけ手前の位置に達したときである。所定距離Ｑは、例えば１０μｍ程度である。これにより、集光点Ｐ（レーザ光Ｌ）は、基板２の内部から貫通孔２４の内部に至るに際して内側面２４ｓを通過しない。

一方、図１２の（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌの出力を低下させた（照射をオフにした）後にレーザ光Ｌの集光する位置が貫通孔２４を通過したときに、レーザ光Ｌの出力を増大させる（ここでは、再度、照射をオンとする）。レーザ光Ｌの集光する位置とは、レーザ光Ｌの照射をオンとしたときに集光点Ｐが形成される位置であって、例えば集光用レンズ１０５の光軸Ｂの位置である。また、レーザ光Ｌの集光する位置が貫通孔２４を通過したときとは、レーザ光Ｌの集光する位置が貫通孔２４の内側面２４ｓから所定距離Ｒだけ基板２の内部側に達したときである。

所定距離Ｒは、例えば所定距離Ｑと同一であってもよく、一例として１０μｍ程度である。これにより、集光点Ｐ（レーザ光Ｌ）は、貫通孔２４の内部から基板２の内部に至るに際して内側面２４ｓを通過しない。その後、図１２の（ｃ）に示されるように、集光点Ｐの相対移動を進めることにより、改質領域７の形成を進展させる。全ての第１切断予定ライン７ａに対して同様に改質領域７を形成する。

同様に、図示は省略するが、レーザ光Ｌの集光点Ｐを基板２の内部に位置させた状態において、集光点Ｐを第２切断予定ライン７ｂに沿って基板２に対して相対移動させることにより、全ての第２切断予定ライン７ｂに沿って基板２に改質領域７を形成する（第５工程）。これにより、全ての第１切断予定ライン７ａ及び全ての第２切断予定ライン７ｂに沿って、基板２の少なくとも内部に改質領域７が形成される。

その後、図１３の（ａ）に示されるように、例えば基板２の裏面２ｒに設けられたエキスパンドテープ２６を拡張することにより、改質領域７（及び改質領域７から延びる亀裂）を起点として、第１切断予定ライン７ａ及び第２切断予定ライン７ｂに沿って基板２を切断する（第６工程）。これにより、図１３の（ｂ）に示されるように、機能素子１５が個片化され、機能素子１５に応じたシリコンチップ１６が製造される。

製造されたシリコンチップ１６の外形は、第１切断予定ライン７ａ、第２切断予定ライン７ｂ、及び交差領域３０の外形（貫通孔２４の内側面２４ｓ）により規定される。ここでは、シリコンチップ１６の外形は矩形状である。したがって、シリコンチップ１６は、複数の角部１６ｃ（４つの角部１６ｃ）と、角部１６ｃ同士を接続する複数の辺部分１６ｄ（４つの辺部分１６ｄ）と、を含む。また、シリコンチップ１６は、基板２の主面２ｓに対応する主面１６ｓと、基板２の裏面２ｒに対応する裏面１６ｒと、主面１６ｓと裏面１６ｒとを接続する矩形環状の外側面１６ｔと、を含む。

外側面１６ｔは、辺部分１６ｄに対応する第１エリアＡｄと、角部１６ｃに対応する第２エリアＡｃと、を含む。角部１６ｃは、交差領域３０の平面形状（貫通孔２４の内側面２４ｓ）によって規定されており、シリコンチップ１６の外側に向けて凸となるように（例えば円弧状に）面取りされている。したがって、第２エリアＡｃは、曲面状（部分的な円筒面状）である。一方、第１エリアＡｄは、第１切断予定ライン７ａ又は第２切断予定ライン７ｂによって規定されており、平面状である。

第１エリアＡｄには、単結晶シリコン及び多結晶シリコン（改質領域７）が混在して露出している。より具体的には、第１エリアＡｄには、多結晶シリコンを含む領域である改質領域７と、単結晶シリコンを含む（単結晶シリコンからなる）領域である非改質領域Ｎと、を含む。そして、改質領域７は、シリコンチップ１６の厚さ方向に沿って、非改質領域Ｎに挟まれている。なお、非改質領域Ｎに挟まれる改質領域７の数は複数であってもよい。第２エリアＡｃは、改質領域７を含まず、単結晶シリコンにより構成されている（エッチングにより形成されたエッチング領域である）。したがって、第２エリアＡｃは、第１エリアＡｄよりも平坦である。なお、第２エリアＡｃ及び第１エリアＡｄの平坦の比較は、例えば、第２エリアＡｃ及び第１エリアＡｄの平坦度（表面荒さ）の平均の比較とすることができる。

引き続いて、図１４を参照して本実施形態に係るチップの製造方法の作用・効果について説明する。図１４の（ａ）においては、説明の容易化のため、貫通孔２４を円筒状とし、第１切断予定ライン７ａ及び第２切断予定ライン７ｂをそれぞれ１つずつ図示している。本実施形態に係る方法においては、レーザ光Ｌの照射による改質領域７の形成に先立って、第１切断予定ライン７ａと第２切断予定ライン７ｂとの交差点を含む交差領域３０を露出するマスクＭを用いた基板のエッチングにより、基板２から当該交差領域３０を除去して基板２に貫通孔２４を形成する。

このため、第４工程及び第５工程（改質領域７を形成する工程）を実施する際には、基板２における第１切断予定ライン７ａと第２切断予定ライン７ｂとの交差点７ｐ近傍の領域（交差領域３０）が存在しない。したがって、例えば、第４工程の後に第５工程を実施するときに、第１切断予定ライン７ａと第２切断予定ライン７ｂとの交差点７ｐにおいて改質領域７がレーザ光Ｌの照射に悪影響を及ぼすことがない（改質領域７も存在しない）。このため、シリコンチップ１６の品質の低下を抑制可能である。

また、この製造方法においては、第４工程及び第５工程において、集光点Ｐが貫通孔２４に至るときにレーザ光Ｌの照射をオフにすると共に、レーザ光Ｌの照射をオフにした後にレーザ光Ｌの集光する位置（例えば集光用レンズ１０５の光軸Ｂ）が貫通孔２４を通過したときにレーザ光Ｌの照射をオンとする。このため、レーザ光Ｌの集光点Ｐが貫通孔２４の内側面２４ｓ（縁部分）を通過することが避けられる。このため、貫通孔２４の内側面２４ｓにダメージが生じることが抑制され、シリコンチップ１６の角部１６ｃの品質の低下を確実に抑制可能である。

なお、交差点７ｐにおいて改質領域７がレーザ光Ｌの照射に悪影響を及ぼした場合には、所定の交差点７ｐ近傍において未切断のチップが生じるおそれがあるが、この製造方法によれば、そのような問題も解決することができる。

また、この製造方法においては、交差領域３０は、主面２ｓに交差する方向からみて、交差領域３０の中心に向かって凸となる形状を有している。このため、交差領域３０の除去によりシリコンチップ１６の角部１６ｃが面取りされた形状となるため、シリコンチップ１６の強度が向上する。

さらに、この製造方法においては、エッチングは、ドライエッチングある。このため、レーザ加工を含めドライプロセスによりシリコンチップ１６を製造可能である。

なお、シリコンチップ１６においては、角部１６ｃが面取りされており、且つ、外側面１６ｔの角部１６ｃに対応する第２エリアＡｃが単結晶シリコンにより構成されて相対的に平坦とされている。このため、角部１６ｃの品質がよく、強度が高い。ただし、図１４の（ｂ）に示されるように、ＤＲＩＥのボッシュプロセスによりエッチングを行う場合には、微少な凹凸が発生する。この凹凸の大きさは、改質領域７における凹凸の大きさよりも小さい。一例としては、第２エリアＡｃにおける凹凸が１μｍ程度であり、改質領域７における凹凸が４μｍ程度である。したがって、この場合にも、第１エリアＡｄと比べて第２エリアＡｃの方が平坦となる。

以上説明した方法、及び、チップは、本発明に係るチップの製造方法、及びシリコンチップの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係るチップの製造方法、及び、シリコンチップは、上記の方法及びチップに限定されない。本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲において上記の方法及びチップを任意に変更したものとすることができる。

例えば、図１５の（ａ）に示されるように、貫通孔２４及び交差領域３０の形状を円筒状（主面２ｓに交差する方向からみて円形状）としてもよい。図１５の（ｂ）に示されるように、貫通孔２４及び交差領域３０の形状を、中心に向かって凸となる複数（４つ）の円筒面からなるように構成してもよい。

さらに、上記の製造方法にあっては、第３工程の後であって第４工程及び第５工程の前に、貫通孔２４の内側面２４ｓに金属膜を形成する（例えば蒸着する）第７工程をさらに備えてもよい。この場合、電極等に利用可能な金属膜が角部１６ｃに形成されたシリコンチップ１６を得ることができる。

ここで、上記実施形態においては、第１切断予定ライン７ａ及び第２切断予定ライン７ｂを設定した後に、マスクＭの形成及びエッチングにより貫通孔２４を形成した。しかしながら、これらの工程は逆であってもよい。すなわち、まず、第１工程として、複数の機能素子１５を含む基板２に対して、機能素子１５を覆うと共に機能素子１５の角部を規定する開口Ｍｐを有するマスクＭを形成する。続いて、第２工程として、マスクＭを用いて基板２をエッチングすることにより、開口Ｍｐに対応する貫通孔２４を基板２に形成する。その後、第３工程として、機能素子１５の間を通るように延びる第１切断予定ライン７ａと、機能素子１５の間を通り貫通孔２４において第１切断予定ライン７ａと交差するように第１切断予定ライン７ａに交差する方向に延びる第２切断予定ライン７ｂと、を設定する。その後の第４〜第６工程については同様である。この場合であっても、上記と同様の効果を奏することが可能である。ただし、この場合には、貫通孔２４の内側面２４ｓに金属膜を形成する第７工程は、第２工程の後であって第４工程及び第５工程の前に実施することができる。

また、上記実施形態においては、第４工程及び第５工程において、集光点Ｐが貫通孔２４に至るときにレーザ光Ｌの照射をオフにすると共に、レーザ光Ｌの照射をオフにした後にレーザ光Ｌの集光する位置が貫通孔２４を通過したときにレーザ光Ｌの照射を再度オンとする場合について例示した。しかしながら、第４工程及び第５工程においては、このようなレーザ光Ｌの制御をしなくてもよいし、する場合にも、集光点Ｐが貫通孔２４に至るときにレーザ光Ｌの出力を低下させると共に、レーザ光Ｌの出力を低下させた後にレーザ光Ｌの集光する位置が貫通孔２４を通過したときにレーザ光Ｌの出力を増大させる（元に戻す）ものとすればよい。

レーザ光Ｌの出力を低下又は増大させるとは、レーザ光Ｌの出力について、改質領域７が形成され得る加工閾値を基準として低下又は増大させるものとすることができる。この場合には、レーザ光Ｌの出力が加工閾値を越えるようにするか下回るようにするかを制御することになる。このようなレーザ光Ｌの出力の制御については、例えば次のように行うことができる。すなわち、一例として、シャッタ等を用いてレーザ光Ｌの照射をオン／オフすることができる（例えば上記実施形態の場合）。この場合、レーザ光Ｌの出力（基板２に照射される際の出力）は、オンのときに加工閾値を超え、オフのときに０となる。

また、別の例として、レーザ光源１０１がＱスイッチレーザであれば、ＲＦ出力の制御によりＱスイッチをオン／オフ制御することができる。この場合には、Ｑスイッチのオフ時にも、レーザ光Ｌの出力が０とならず、微弱な（加工閾値を下回った）出力のレーザ光Ｌが基板２に照射される。

さらに別の例としては、レーザ光源１０１の制御により、レーザ光Ｌのパルス発振と連続発振とを切り替えることができる。この場合には、パルス発振のときにレーザ光Ｌの出力が加工閾値よりも大きくなり、且つ、連続発振のときにレーザ光Ｌの出力が加工閾値よりも小さくなるようにすることができる。さらには、レーザ光Ｌを常にパルス発振させる場合には、そのパルス発振の出力強度を制御して、加工閾値を超えるパルスと加工閾値を下回るパルスとの間で切り替えてもよい。その他、ここでは、レーザ光Ｌの出力を制御する任意の方法を利用可能である。

なお、上記実施形態においては、エッチングとしてドライエッチングを例示したが、エッチングはウェットエッチングであってもよい。

２…基板、７…改質領域、７ａ…第１切断予定ライン、７ｂ…第２切断予定ライン、７ｐ…交差点、１５…機能素子、１６…シリコンチップ（チップ）、１６ｃ…角部、１６ｄ…辺部分、１６ｔ…外側面、２４…貫通孔、２４ｓ…内側面、３０…交差領域、Ａｃ…第２エリア、Ａｄ…第１エリア、Ｌ…レーザ光、Ｍ…マスク、Ｍｐ…開口、Ｐ…集光点。

Claims (12)

1. 複数の機能素子を含む基板に対して、前記機能素子の間を通るように延びる第１切断予定ラインと、前記機能素子の間を通るように前記第１切断予定ラインに交差する方向に延びる第２切断予定ラインと、を設定する第１工程と、
   前記機能素子を覆うと共に前記第１切断予定ラインと前記第２切断予定ラインとの交差点を含む交差領域が露出するように前記基板にマスクを形成する第２工程と、
   前記マスクを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記基板から前記交差領域を除去して貫通孔を形成する第３工程と、
   前記第３工程の後に、レーザ光の集光点を前記第１切断予定ラインに沿って前記基板に対して相対移動させることにより、前記第１切断予定ラインに沿って前記基板に改質領域を形成する第４工程と、
   前記第３工程の後に、レーザ光の集光点を前記第２切断予定ラインに沿って前記基板に対して相対移動させることにより、前記第２切断予定ラインに沿って前記基板に改質領域を形成する第５工程と、
   前記第４工程及び前記第５工程の後に、前記第１切断予定ライン及び前記第２切断予定ラインに沿って前記基板を切断して前記機能素子に応じたチップを形成する第６工程と、
   を備えるチップの製造方法。
2. 前記第４工程及び前記第５工程においては、前記集光点が前記貫通孔に至るときに前記レーザ光の出力を低下させると共に、前記レーザ光の出力を低下させた後に前記レーザ光の集光する位置が前記貫通孔を通過したときに前記レーザ光の出力を増大させる、
   請求項１に記載のチップの製造方法。
3. 前記第３工程の後であって前記第４工程及び前記第５工程の前に、前記貫通孔の内側面に金属膜を形成する第７工程を備える、
   請求項１又は２に記載のチップの製造方法。
4. 前記交差領域は、前記交差領域の中心に向かって凸となる形状を有している、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のチップの製造方法。
5. 前記エッチングは、ドライエッチングである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップの製造方法。
6. 複数の機能素子を含む基板に対して、前記機能素子を覆うと共に前記機能素子の角部を規定する開口を有するマスクを形成する第１工程と、
   前記マスクを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記開口に対応する貫通孔を前記基板に形成する第２工程と、
   前記機能素子の間を通るように延びる第１切断予定ラインと、前記機能素子の間を通り前記貫通孔において前記第１切断予定ラインと交差するように前記第１切断予定ラインに交差する方向に延びる第２切断予定ラインと、を設定する第３工程と、
   前記第３工程の後に、レーザ光の集光点を前記第１切断予定ラインに沿って前記基板に対して相対移動させることにより、前記第１切断予定ラインに沿って前記基板に改質領域を形成する第４工程と、
   前記第３工程の後に、レーザ光の集光点を前記第２切断予定ラインに沿って前記基板に対して相対移動させることにより、前記第２切断予定ラインに沿って前記基板に改質領域を形成する第５工程と、
   前記第４工程及び前記第５工程の後に、前記第１切断予定ライン及び前記第２切断予定ラインに沿って前記基板を切断して前記機能素子に応じたチップを形成する第６工程と、
   を備えるチップの製造方法。
7. 前記第４工程及び前記第５工程においては、前記集光点が前記貫通孔に至るときに前記レーザ光の出力を低下させると共に、前記レーザ光の出力を低下させた後に前記レーザ光の集光する位置が前記貫通孔を通過したときに前記レーザ光の出力を増大させる、
   請求項６に記載のチップの製造方法。
8. 前記第２工程の後であって前記第４工程及び前記第５工程の前に、前記貫通孔の内側面に金属膜を形成する第７工程を備える、
   請求項６又は７に記載のチップの製造方法。
9. 前記開口は、前記開口の中心に向かって凸となる形状を有している、
   請求項６〜８のいずれか一項に記載のチップの製造方法。
10. 前記エッチングは、ドライエッチングである、
    請求項６〜９のいずれか一項に記載のチップの製造方法。
11. 面取りされた複数の角部と、
    前記角部を接続する複数の辺部分と、
    外側面と、を備え、
    前記外側面の前記辺部分に対応する第１エリアには、多結晶シリコンが露出しており、
    前記外側面の前記角部に対応する第２エリアは、単結晶シリコンにより構成されることにより前記第１エリアよりも平坦である、
    シリコンチップ。
12. 前記第１エリアにおいては、厚さ方向に沿って前記多結晶シリコンを含む領域が前記単結晶シリコンを含む領域に挟まれている、
    請求項１１に記載のシリコンチップ。

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