JP2001284292A - 半導体ウエハーのチップ分割方法 - Google Patents
半導体ウエハーのチップ分割方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きい押圧力を要することなく容易に分割で
きるようにするとともに、分割用溝を起点にして分割で
きる確率を高めて歩留まりを上げる。 【解決手段】 半導体ウエハー１の半導体層形成側の表
面に減厚用溝５を形成するとともに分割用溝としてのス
クライブライン６を形成する。スクライブライン６に沿
った溝下部分８のみにレーザービーム２１を照射して加
熱した後、直ちに半導体ウエハー１全体に液体窒素２２
を接触させて熱衝撃を与える。この熱衝撃によりスクラ
イブライン６の底を起点にして亀裂が発生し進展する。
きるようにするとともに、分割用溝を起点にして分割で
きる確率を高めて歩留まりを上げる。 【解決手段】 半導体ウエハー１の半導体層形成側の表
面に減厚用溝５を形成するとともに分割用溝としてのス
クライブライン６を形成する。スクライブライン６に沿
った溝下部分８のみにレーザービーム２１を照射して加
熱した後、直ちに半導体ウエハー１全体に液体窒素２２
を接触させて熱衝撃を与える。この熱衝撃によりスクラ
イブライン６の底を起点にして亀裂が発生し進展する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に半導体層
が形成されてなる半導体ウエハーを多数の半導体チップ
に分割する方法に関するものである。
が形成されてなる半導体ウエハーを多数の半導体チップ
に分割する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハーを分割する方法として
は、ウエハーにダイシングにより溝を形成したり又はス
クライブによりスクライブラインを形成したりした後、
ブレーキングにより前記溝又はスクライブラインを起点
とすると共にそれらに沿ってウエハーを割る方法が一般
的である。ダイシングとは、ダイサー（ダイシングソ
ー）の回転刃とウエハーとを相対移動させてウエハーに
ダイシング溝を形成する方法である。スクライブとは、
スクライバーの先鋭刃とウエハーとを相対移動させてウ
エハーにスクライブラインを形成する方法である。ブレ
ーキングとは、押圧刃や押圧ローラでウエハーを押圧し
て三点曲げを行うことによりウエハーを割る方法であ
る。
は、ウエハーにダイシングにより溝を形成したり又はス
クライブによりスクライブラインを形成したりした後、
ブレーキングにより前記溝又はスクライブラインを起点
とすると共にそれらに沿ってウエハーを割る方法が一般
的である。ダイシングとは、ダイサー（ダイシングソ
ー）の回転刃とウエハーとを相対移動させてウエハーに
ダイシング溝を形成する方法である。スクライブとは、
スクライバーの先鋭刃とウエハーとを相対移動させてウ
エハーにスクライブラインを形成する方法である。ブレ
ーキングとは、押圧刃や押圧ローラでウエハーを押圧し
て三点曲げを行うことによりウエハーを割る方法であ
る。
【０００３】高硬度材料（例えばサファイア、ＧａＮ
等）よりなる基板を用いた半導体ウエハーにおいては、
浅いダイシング溝又はスクライブラインを形成しただけ
では、ブレーキングによりウエハーを割ることが困難な
ため、深くダイシングしたり、基板を大幅に薄肉化して
からスクライブしたりする等の工夫を加えた後に、ブレ
ーキングする必要があった。例えば、サファイア基板の
表面上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたウエ
ハーをチップ状に分割する方法としては、次の各方法が
知られている。
等）よりなる基板を用いた半導体ウエハーにおいては、
浅いダイシング溝又はスクライブラインを形成しただけ
では、ブレーキングによりウエハーを割ることが困難な
ため、深くダイシングしたり、基板を大幅に薄肉化して
からスクライブしたりする等の工夫を加えた後に、ブレ
ーキングする必要があった。例えば、サファイア基板の
表面上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたウエ
ハーをチップ状に分割する方法としては、次の各方法が
知られている。
【０００４】（１）特許第２８５９４７８号公報に記載
された方法は次の工程を含む。 サファイア基板の厚さを２００μｍ以下に研磨する
工程 チップの最短辺が厚さよりも長くなるように、ウエ
ハー表面をスクライブして、スクライブラインに沿って
ウエハーを分割してチップに分割する工程
された方法は次の工程を含む。 サファイア基板の厚さを２００μｍ以下に研磨する
工程 チップの最短辺が厚さよりも長くなるように、ウエ
ハー表面をスクライブして、スクライブラインに沿って
ウエハーを分割してチップに分割する工程
【０００５】（２）特許第２７６５６４４号公報に記載
された方法は次の工程を含む。 ダイサーにより窒化ガリウム系化合物半導体層の厚
さよりも深く溝を切り込むダイシング工程 サファイア基板の厚さを研磨により薄くする研磨工
程 ダイシング工程で形成された溝の上からスクライバ
ーによりサファイア基板にスクライブラインを入れるス
クライブ工程 スクライブ工程の後、ウエハーをチップ状に分割す
る分割工程
された方法は次の工程を含む。 ダイサーにより窒化ガリウム系化合物半導体層の厚
さよりも深く溝を切り込むダイシング工程 サファイア基板の厚さを研磨により薄くする研磨工
程 ダイシング工程で形成された溝の上からスクライバ
ーによりサファイア基板にスクライブラインを入れるス
クライブ工程 スクライブ工程の後、ウエハーをチップ状に分割す
る分割工程
【０００６】（３）特許第２９１４０１４号公報に記載
された方法は次の工程を含む。 サファイア基板を研磨して薄くする第１の工程 ｐ型層（窒化ガリウム系化合物半導体）をｎ型層ま
でエッチングして、ｎ型層の平面を露出させる第２の工
程 ｎ型層の平面をエッチングまたはダイシングしてサ
ファイア基板の平面を露出させる第３の工程 薄くしたサファイア基板をダイシングまたはスクラ
イビングして、第３の工程において露出したサファイア
基板の平面で、ウエハーを切断する第４の工程
された方法は次の工程を含む。 サファイア基板を研磨して薄くする第１の工程 ｐ型層（窒化ガリウム系化合物半導体）をｎ型層ま
でエッチングして、ｎ型層の平面を露出させる第２の工
程 ｎ型層の平面をエッチングまたはダイシングしてサ
ファイア基板の平面を露出させる第３の工程 薄くしたサファイア基板をダイシングまたはスクラ
イビングして、第３の工程において露出したサファイア
基板の平面で、ウエハーを切断する第４の工程
【０００７】（４）特許第２７８０６１８号公報に記載
された方法は次の工程を含む。 窒化ガリウム系化合物半導体層側から第一の割り溝
を所望のチップ形状で線状にエッチングにより形成する
と共に、第一の割り溝の一部に電極が形成できる平面を
形成する工程 ウエハーのサファイア基板側から第一の割り溝の線
と合致する位置で、第一の割り溝の線幅よりも細い線幅
を有する第二の割り溝（スクライブが好ましい）を形成
する工程 第一の割り溝および第二の割り溝に沿って、ウエハ
ーをチップ状に分割する工程
された方法は次の工程を含む。 窒化ガリウム系化合物半導体層側から第一の割り溝
を所望のチップ形状で線状にエッチングにより形成する
と共に、第一の割り溝の一部に電極が形成できる平面を
形成する工程 ウエハーのサファイア基板側から第一の割り溝の線
と合致する位置で、第一の割り溝の線幅よりも細い線幅
を有する第二の割り溝（スクライブが好ましい）を形成
する工程 第一の割り溝および第二の割り溝に沿って、ウエハ
ーをチップ状に分割する工程
【０００８】（５）特許第２８６１９９１号公報に記載
された方法は次の工程を含む。 ウエハーの窒化ガリウム系化合物半導体層側から第
一の割り溝を所望のチップ形状で線状に（エッチングに
より）形成すると共に、この第一の割り溝を窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を貫通してサファイア基板の一部を
除く深さまで形成する工程 ウエハーのサファイア基板側から第一の割り溝の線
と合致する位置で、第一の割り溝の線幅よりも細い線幅
を有する第二の割り溝（スクライブが好ましい）を形成
する工程 第一の割り溝および第二の割り溝に沿って、ウエハ
ーをチップ状に分割する工程
された方法は次の工程を含む。 ウエハーの窒化ガリウム系化合物半導体層側から第
一の割り溝を所望のチップ形状で線状に（エッチングに
より）形成すると共に、この第一の割り溝を窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を貫通してサファイア基板の一部を
除く深さまで形成する工程 ウエハーのサファイア基板側から第一の割り溝の線
と合致する位置で、第一の割り溝の線幅よりも細い線幅
を有する第二の割り溝（スクライブが好ましい）を形成
する工程 第一の割り溝および第二の割り溝に沿って、ウエハ
ーをチップ状に分割する工程
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、高硬度
材料よりなる基板を用いた半導体ウエハーの分割方法に
は、次の問題〜があった。 ブレーキングによりウエハーを割る工程は、各スク
ライブラインに対して行うので、分割に時間がかかり効
率が悪い。 たとえ、深いダイシング溝を形成したり基板を大幅
に薄肉化したりしても、ブレーキングには大きい押圧力
が必要である等、容易ではない。 ブレーキング時の機械的応力がかなり高いため、ス
クライブライン以外の箇所を起点にして割れることがあ
り、そのチップは不良品となるので歩留まりが良くな
い。
材料よりなる基板を用いた半導体ウエハーの分割方法に
は、次の問題〜があった。 ブレーキングによりウエハーを割る工程は、各スク
ライブラインに対して行うので、分割に時間がかかり効
率が悪い。 たとえ、深いダイシング溝を形成したり基板を大幅
に薄肉化したりしても、ブレーキングには大きい押圧力
が必要である等、容易ではない。 ブレーキング時の機械的応力がかなり高いため、ス
クライブライン以外の箇所を起点にして割れることがあ
り、そのチップは不良品となるので歩留まりが良くな
い。
【００１０】本発明の目的は、上記課題を解決し、大き
い押圧力を要することなく容易に分割することができる
とともに、分割用溝を起点にして分割できる確率を高め
て歩留まりを上げることができる半導体ウエハーのチッ
プ分割方法を提供することにある。
い押圧力を要することなく容易に分割することができる
とともに、分割用溝を起点にして分割できる確率を高め
て歩留まりを上げることができる半導体ウエハーのチッ
プ分割方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に半導
体層が形成されてなる半導体ウエハーを多数の半導体チ
ップに分割する方法であって、前記半導体ウエハーの表
面に分割用溝を形成する工程と、該半導体ウエハーに熱
衝撃を与えることにより分割用溝を起点にして半導体ウ
エハーの略厚さ方向に亀裂を発生及び進展させる工程と
含む。
体層が形成されてなる半導体ウエハーを多数の半導体チ
ップに分割する方法であって、前記半導体ウエハーの表
面に分割用溝を形成する工程と、該半導体ウエハーに熱
衝撃を与えることにより分割用溝を起点にして半導体ウ
エハーの略厚さ方向に亀裂を発生及び進展させる工程と
含む。
【００１２】「分割用溝」は、半導体ウエハーの半導体
層形成側の表面に形成することもできるし、半導体ウエ
ハーの半導体層非形成側の表面に形成することもできる
し、両側の表面に形成することもできる。
層形成側の表面に形成することもできるし、半導体ウエ
ハーの半導体層非形成側の表面に形成することもできる
し、両側の表面に形成することもできる。
【００１３】分割用溝としては、特に限定されないが、
スクライブによる溝（スクライブライン）や、ダイシン
グ、エッチング又はブラストによる溝を例示できる。但
し、熱衝撃による応力を集中させて亀裂を発生させやす
くするために、Ｖ字状の溝（スクライブラインが代表
的）や、溝底の幅が５μｍ以下の溝が好ましい。
スクライブによる溝（スクライブライン）や、ダイシン
グ、エッチング又はブラストによる溝を例示できる。但
し、熱衝撃による応力を集中させて亀裂を発生させやす
くするために、Ｖ字状の溝（スクライブラインが代表
的）や、溝底の幅が５μｍ以下の溝が好ましい。
【００１４】「ダイシング」は、例えばダイヤモンド砥
粒の付着した回転刃にて行う通常の方法でよい。「エッ
チング」としては、反応性イオンエッチング、イオンミ
リング、集束ビームエッチング、ＥＣＲエッチング等の
ドライエッチングや、硫酸とリン酸の混酸によるウエッ
トエッチング等を例示でき、エッチング前に、半導体ウ
エハーの表面に格子状露出部を残すパターンの耐エッチ
ング用マスクを形成する。「ブラスト」は、例えばアル
ミナ、炭化珪素、ボロン、ダイヤ等よりなる平均粒子径
１〜３０μｍの微粒子ブラスト材をブラスト圧力０．２
〜０．８ＭＰａでブラストする方法を例示でき、ブラス
ト前に、半導体ウエハーの表面に格子状露出部を残すパ
ターンの耐ブラスト用マスクを形成する。高速でブラス
トされた微粒子ブラスト材の持つ運動エネルギーが半導
体層や基板の一部をミクロ的に削り取る作用を利用する
方法である。
粒の付着した回転刃にて行う通常の方法でよい。「エッ
チング」としては、反応性イオンエッチング、イオンミ
リング、集束ビームエッチング、ＥＣＲエッチング等の
ドライエッチングや、硫酸とリン酸の混酸によるウエッ
トエッチング等を例示でき、エッチング前に、半導体ウ
エハーの表面に格子状露出部を残すパターンの耐エッチ
ング用マスクを形成する。「ブラスト」は、例えばアル
ミナ、炭化珪素、ボロン、ダイヤ等よりなる平均粒子径
１〜３０μｍの微粒子ブラスト材をブラスト圧力０．２
〜０．８ＭＰａでブラストする方法を例示でき、ブラス
ト前に、半導体ウエハーの表面に格子状露出部を残すパ
ターンの耐ブラスト用マスクを形成する。高速でブラス
トされた微粒子ブラスト材の持つ運動エネルギーが半導
体層や基板の一部をミクロ的に削り取る作用を利用する
方法である。
【００１５】「熱衝撃（サーマルショック）」とは、物
体（ここでは半導体ウエハー）が大幅且つ急速な温度変
化を受けることにより、衝撃的な熱応力を発生する現象
をいう。
体（ここでは半導体ウエハー）が大幅且つ急速な温度変
化を受けることにより、衝撃的な熱応力を発生する現象
をいう。
【００１６】熱衝撃における温度変化の幅は、特に限定
されないが、１００℃／秒以上が好ましく、２００〜２
０００℃がさらに好ましい。この温度変化の幅が小さい
と衝撃的な熱応力が小さくなって亀裂が発生しにくくな
り、この温度変化の幅が大きいと装置や媒体の点で同幅
を生じさせることが困難になる。
されないが、１００℃／秒以上が好ましく、２００〜２
０００℃がさらに好ましい。この温度変化の幅が小さい
と衝撃的な熱応力が小さくなって亀裂が発生しにくくな
り、この温度変化の幅が大きいと装置や媒体の点で同幅
を生じさせることが困難になる。
【００１７】熱衝撃における温度変化の速度は、特に限
定されないが、１５０℃／秒以上が好ましく、２００〜
２０００００℃／秒がさらに好ましい。この温度変化の
速度が低いと衝撃的な熱応力が小さくなって亀裂が発生
しにくくなり、この温度変化の速度が高いと装置や媒体
の点で同速度を生じさせるのが困難になる。
定されないが、１５０℃／秒以上が好ましく、２００〜
２０００００℃／秒がさらに好ましい。この温度変化の
速度が低いと衝撃的な熱応力が小さくなって亀裂が発生
しにくくなり、この温度変化の速度が高いと装置や媒体
の点で同速度を生じさせるのが困難になる。
【００１８】熱衝撃を与える方法は、特に限定されず、
例えば次の（１）（２）を例示できる。 （１）半導体ウエハー（室温程度にある）に冷却媒体を
接触させること （２）半導体ウエハーを加熱した後、直ちに半導体ウエ
ハーに冷却媒体を接触させること
例えば次の（１）（２）を例示できる。 （１）半導体ウエハー（室温程度にある）に冷却媒体を
接触させること （２）半導体ウエハーを加熱した後、直ちに半導体ウエ
ハーに冷却媒体を接触させること
【００１９】ここで、「冷却媒体」としては、特に限定
されないが、低温（好ましくは極低温）の気体、液体又
は固体を例示できる。温度の低さや価格の点で最も好ま
しい冷却媒体は、液体窒素である。
されないが、低温（好ましくは極低温）の気体、液体又
は固体を例示できる。温度の低さや価格の点で最も好ま
しい冷却媒体は、液体窒素である。
【００２０】また、「加熱」の方法としては、特に限定
されないが、レーザービームの照射、輻射熱、又は、高
温の気体、液体若しくは固体の接触を例示できる。
されないが、レーザービームの照射、輻射熱、又は、高
温の気体、液体若しくは固体の接触を例示できる。
【００２１】熱衝撃を与える方法の具体的態様として
は、次の態様を例示できる。 半導体ウエハーのうちの分割用溝に沿った溝下部分
のみにレーザービームを照射して加熱した後、直ちに該
半導体ウエハー全体に液体窒素を接触させること（液体
窒素に代えて、液体窒素等で冷却した低温の刃体等を分
割用溝に接触させてもよい） 半導体ウエハーのうちの分割用溝形成予定部分のみ
にレーザービームを照射して加熱した後、直ちに該分割
用溝形成予定部分の表面に分割用溝を形成し、その後直
ちに該半導体ウエハー全体に液体窒素を接触させること
（液体窒素に代えて、液体窒素等で冷却した低温の刃体
等を分割用溝に接触させてもよい） 半導体ウエハー全体を半導体層が劣化しない程度に
加熱した後、直ちに該半導体ウエハー全体に液体窒素を
接触させること
は、次の態様を例示できる。 半導体ウエハーのうちの分割用溝に沿った溝下部分
のみにレーザービームを照射して加熱した後、直ちに該
半導体ウエハー全体に液体窒素を接触させること（液体
窒素に代えて、液体窒素等で冷却した低温の刃体等を分
割用溝に接触させてもよい） 半導体ウエハーのうちの分割用溝形成予定部分のみ
にレーザービームを照射して加熱した後、直ちに該分割
用溝形成予定部分の表面に分割用溝を形成し、その後直
ちに該半導体ウエハー全体に液体窒素を接触させること
（液体窒素に代えて、液体窒素等で冷却した低温の刃体
等を分割用溝に接触させてもよい） 半導体ウエハー全体を半導体層が劣化しない程度に
加熱した後、直ちに該半導体ウエハー全体に液体窒素を
接触させること
【００２２】本発明は、基板の構成材料により限定され
るものではないが、基板がモース硬度８以上の高硬度材
料よりなるものである場合に特に有効である。例えば、
基板がサファイア又はＧａＮよりなり、半導体層が窒化
ガリウム系化合物半導体よりなる半導体ウエハーの分割
に特に有効である。
るものではないが、基板がモース硬度８以上の高硬度材
料よりなるものである場合に特に有効である。例えば、
基板がサファイア又はＧａＮよりなり、半導体層が窒化
ガリウム系化合物半導体よりなる半導体ウエハーの分割
に特に有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の実施形
態に係る半導体ウエハーのチップ分割方法を示してい
る。まず、分割する半導体ウエハー１について説明する
と、同ウエハー１は、基板２とその表面上に形成された
発光素子（発光ダイオード、レーザーダイオード等）を
構成する半導体層３とからなり、同層３は主要層１１〜
１６と電極（図示略）とからなる。
態に係る半導体ウエハーのチップ分割方法を示してい
る。まず、分割する半導体ウエハー１について説明する
と、同ウエハー１は、基板２とその表面上に形成された
発光素子（発光ダイオード、レーザーダイオード等）を
構成する半導体層３とからなり、同層３は主要層１１〜
１６と電極（図示略）とからなる。
【００２４】基板２は、サファイアよりなり、平面寸法
形状が例えば２インチ（約５ｃｍ）の正方形、厚さが３
５０μｍ、半導体層を形成する表面がａ面｛１１−２
０｝のものである。なお、軸方位最適方向はＣ軸４５°
方向である。但し、基板はこれに限定されず、材料（例
えばＧａＮよりなる基板を用いる等）、平面寸法形状、
厚さ、結晶面等を適宜変更できる。
形状が例えば２インチ（約５ｃｍ）の正方形、厚さが３
５０μｍ、半導体層を形成する表面がａ面｛１１−２
０｝のものである。なお、軸方位最適方向はＣ軸４５°
方向である。但し、基板はこれに限定されず、材料（例
えばＧａＮよりなる基板を用いる等）、平面寸法形状、
厚さ、結晶面等を適宜変更できる。
【００２５】主要層１１〜１６は、いずれも有機金属気
相成長法により形成された窒化ガリウム系化合物半導体
（バッファ層はＡｌＮであるがＧａＮでもよい）であ
り、まず基板２の上にＡｌＮバッファ層１１が形成さ
れ、同層１１の上にＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層
１２が形成され、同層１２の上にｎ型ＧａＮクラッド層
１３が形成され、同層１３の上にＧａＮ障壁層とＩｎＧ
ａＮ井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造の発
光層１４が形成され、同層１４の上にＭｇドープｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１５が形成され、同層１５の上にＭ
ｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１６が形成されてい
る。主要層１１〜１６全体の厚さは、特に限定されない
が、例えば２〜１５μｍである。
相成長法により形成された窒化ガリウム系化合物半導体
（バッファ層はＡｌＮであるがＧａＮでもよい）であ
り、まず基板２の上にＡｌＮバッファ層１１が形成さ
れ、同層１１の上にＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層
１２が形成され、同層１２の上にｎ型ＧａＮクラッド層
１３が形成され、同層１３の上にＧａＮ障壁層とＩｎＧ
ａＮ井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造の発
光層１４が形成され、同層１４の上にＭｇドープｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１５が形成され、同層１５の上にＭ
ｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１６が形成されてい
る。主要層１１〜１６全体の厚さは、特に限定されない
が、例えば２〜１５μｍである。
【００２６】但し、主要層はこの構成に限定されず、各
層の組成を変更したり、発光層を例えば単一量子井戸構
造に変更したり、基板２をＧａＮにする場合にはバッフ
ァ層１１を省いたり、レーザーダイオードの場合には共
振構造を設けたりする等、適宜変更できる。
層の組成を変更したり、発光層を例えば単一量子井戸構
造に変更したり、基板２をＧａＮにする場合にはバッフ
ァ層１１を省いたり、レーザーダイオードの場合には共
振構造を設けたりする等、適宜変更できる。
【００２７】さて、この半導体ウエハー１を多数の半導
体チップに分割するには、次の工程により行う。 （１）図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、半導体
ウエハー１の例えば半導体層形成側の表面に、ダイシン
グ（エッチング又はブラストでもよい）により減厚用溝
５を形成する。この減厚用溝５は、半導体ウエハー１の
分割部位の厚さを減ずるとともに、半導体層３にチッピ
ングが生じないようにするためのものである。半導体層
３を直接スクライブすると半導体層３自体にチッピング
が生じやすいが、ダイシング、エッチング又はブラスト
により減厚用溝５を形成すると該チッピングを防止又は
軽減できる。
体チップに分割するには、次の工程により行う。 （１）図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、半導体
ウエハー１の例えば半導体層形成側の表面に、ダイシン
グ（エッチング又はブラストでもよい）により減厚用溝
５を形成する。この減厚用溝５は、半導体ウエハー１の
分割部位の厚さを減ずるとともに、半導体層３にチッピ
ングが生じないようにするためのものである。半導体層
３を直接スクライブすると半導体層３自体にチッピング
が生じやすいが、ダイシング、エッチング又はブラスト
により減厚用溝５を形成すると該チッピングを防止又は
軽減できる。
【００２８】減厚用溝５の幅及び深さは、後で行うスク
ライブ工程でカッターの先端が減厚用溝５に入るように
設定する。例えば、減厚用溝５の幅を３０μｍとし、減
厚用溝５の深さを、半導体層３は全厚分除去し、さらに
基板２における例えば約５μｍ深さに至るようにする。
形成された多数の減厚用溝５は平面格子状をなす。
ライブ工程でカッターの先端が減厚用溝５に入るように
設定する。例えば、減厚用溝５の幅を３０μｍとし、減
厚用溝５の深さを、半導体層３は全厚分除去し、さらに
基板２における例えば約５μｍ深さに至るようにする。
形成された多数の減厚用溝５は平面格子状をなす。
【００２９】（２）図２（ｂ）に示すように、前記の通
り厚さ３５０μｍの基板２の半導体層非形成側の表面を
研磨盤により研磨することにより、該基板２を一様に厚
さ１００μｍ程度にまで薄肉化する。
り厚さ３５０μｍの基板２の半導体層非形成側の表面を
研磨盤により研磨することにより、該基板２を一様に厚
さ１００μｍ程度にまで薄肉化する。
【００３０】（３）図２（ｃ）に示すように、減厚用溝
５の溝底の幅方向中央部にカッター（ダイヤモンドポイ
ント）７によりスクライブして分割用溝としてのスクラ
イブライン６を形成する。スクライブラインの断面形状
は略Ｖ字状（ノッチ状）であり、その深さは例えば０．
５μｍ程度とする。分割するチップの平面寸法形状は１
辺約３５０μｍの正方形であり、従って、隣り合うスク
ライブライン６のピッチも３５０μｍである。
５の溝底の幅方向中央部にカッター（ダイヤモンドポイ
ント）７によりスクライブして分割用溝としてのスクラ
イブライン６を形成する。スクライブラインの断面形状
は略Ｖ字状（ノッチ状）であり、その深さは例えば０．
５μｍ程度とする。分割するチップの平面寸法形状は１
辺約３５０μｍの正方形であり、従って、隣り合うスク
ライブライン６のピッチも３５０μｍである。
【００３１】（４）図２（ｄ）に示すように、半導体ウ
エハーのうちのスクライブライン６に沿った溝下部分８
のみに対し、照射器２０からレーザービーム２１を照射
して加熱する。具体的には、例えば、ＣＯ2 レーザを用
い、出力は０．７Ｗ、ビーム径は５０μｍに設定する。
そして、半導体ウエハー１と照射器２０とを半導体ウエ
ハー１の面方向に相対的に送りながら、照射器２０から
スクライブライン６に沿ってレーザービーム２１を照射
する。送り方は、例えば、半導体ウエハー１をｘ−ｙ方
向に移動可能なテーブル（図示略）に支持し、このテー
ブルを移動させて半導体ウエハー１をその面方向である
ｘ−ｙ方向に送ればよく、送り速度は例えば５０ｍｍ／
秒とする。
エハーのうちのスクライブライン６に沿った溝下部分８
のみに対し、照射器２０からレーザービーム２１を照射
して加熱する。具体的には、例えば、ＣＯ2 レーザを用
い、出力は０．７Ｗ、ビーム径は５０μｍに設定する。
そして、半導体ウエハー１と照射器２０とを半導体ウエ
ハー１の面方向に相対的に送りながら、照射器２０から
スクライブライン６に沿ってレーザービーム２１を照射
する。送り方は、例えば、半導体ウエハー１をｘ−ｙ方
向に移動可能なテーブル（図示略）に支持し、このテー
ブルを移動させて半導体ウエハー１をその面方向である
ｘ−ｙ方向に送ればよく、送り速度は例えば５０ｍｍ／
秒とする。
【００３２】レーザービーム２１の照射により、スクラ
イブライン６に沿った溝下部分８の温度は、例えば１２
００℃程度となり、これはスクライブライン６の底形状
に影響を与えない程度である。また、この熱の一部は基
板２から半導体層３に伝導するが、半導体層３を劣化さ
せることはない。
イブライン６に沿った溝下部分８の温度は、例えば１２
００℃程度となり、これはスクライブライン６の底形状
に影響を与えない程度である。また、この熱の一部は基
板２から半導体層３に伝導するが、半導体層３を劣化さ
せることはない。
【００３３】（５）上記レーザービーム２１の照射後、
直ちに、図１（ｂ）及び図２（ｅ）に示すように、半導
体ウエハー１全体に液体窒素２２を接触させて、該半導
体ウエハー１に熱衝撃を与える。具体的には、半導体ウ
エハー１を多孔質セラミックスとの通液性台２４に載
せ、上方のノズル２３から噴射した液体窒素２２を半導
体ウエハー１全体に接触させると同時に、余分な液体窒
素２２を通液性台２４から回収する。通液性台２４を真
空吸引してもよい。
直ちに、図１（ｂ）及び図２（ｅ）に示すように、半導
体ウエハー１全体に液体窒素２２を接触させて、該半導
体ウエハー１に熱衝撃を与える。具体的には、半導体ウ
エハー１を多孔質セラミックスとの通液性台２４に載
せ、上方のノズル２３から噴射した液体窒素２２を半導
体ウエハー１全体に接触させると同時に、余分な液体窒
素２２を通液性台２４から回収する。通液性台２４を真
空吸引してもよい。
【００３４】この熱衝撃、すなわち半導体ウエハー１が
前記加熱状態から液体窒素温度である−１９６℃近傍ま
で瞬間的に冷却されるという大幅且つ急速な冷却を受け
ることにより、衝撃的な熱応力が発生し、スクライブラ
イン６の底を起点にして基板２の略厚さ方向に亀裂９が
発生し進展する。この亀裂９の伸展が半導体ウエハー１
の厚さの途中で止まる場合には、その後さらにブレーキ
ングする必要があるが、亀裂９が入っているためブレー
キングを容易化することができる。また、この亀裂９の
伸展が半導体ウエハー１の厚さの全体に及ぶ場合には、
多数の半導体チップ１０への分割が達成されるので、ブ
レーキングを省略することができる。
前記加熱状態から液体窒素温度である−１９６℃近傍ま
で瞬間的に冷却されるという大幅且つ急速な冷却を受け
ることにより、衝撃的な熱応力が発生し、スクライブラ
イン６の底を起点にして基板２の略厚さ方向に亀裂９が
発生し進展する。この亀裂９の伸展が半導体ウエハー１
の厚さの途中で止まる場合には、その後さらにブレーキ
ングする必要があるが、亀裂９が入っているためブレー
キングを容易化することができる。また、この亀裂９の
伸展が半導体ウエハー１の厚さの全体に及ぶ場合には、
多数の半導体チップ１０への分割が達成されるので、ブ
レーキングを省略することができる。
【００３５】本実施形態のチップ分割方法によれば、次
のような効果が得られる。 熱衝撃によりチップ分割が達成される場合には、分
割が一瞬にして完了するので、効率が非常に良い。 ブレーキングのような押圧力を要することなく容易
に分割できる。また、熱衝撃によりチップ分割が達成さ
れない場合でも、前記の通り亀裂９が入っているためブ
レーキングを小さい押圧力で容易に行える。 ブレーキングと異なり、スクライブライン６を起点
にして割れる確率が高いため、歩留まりが良い。
のような効果が得られる。 熱衝撃によりチップ分割が達成される場合には、分
割が一瞬にして完了するので、効率が非常に良い。 ブレーキングのような押圧力を要することなく容易
に分割できる。また、熱衝撃によりチップ分割が達成さ
れない場合でも、前記の通り亀裂９が入っているためブ
レーキングを小さい押圧力で容易に行える。 ブレーキングと異なり、スクライブライン６を起点
にして割れる確率が高いため、歩留まりが良い。
【００３６】
【実施例】図３（ａ）〜（ｋ）に模式的に示す実施例群
は、分割用溝のバリエーションを示すもので、その他の
熱衝撃等は実施形態と同様である。同図（ａ）に示す実
施例１は、半導体層形成側（半導体層３に直接）に分割
用溝としてスクライブライン６を形成する例である。同
図（ｂ）に示す実施例２は、半導体層非形成側に分割用
溝としてスクライブライン６を形成する例である。同図
（ｃ）に示す実施例３は、半導体層形成側に分割用溝と
してダイシング、エッチング又はブラストによる溝２６
を形成する例である。この溝２６は幅の小さいものが好
ましい。同図（ｄ）に示す実施例４は、半導体層非形成
側に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラス
トによる溝２６を形成する例である。この溝２６は幅の
小さいものが好ましい。同図（ｅ）に示す実施例５は、
半導体層形成側及び半導体層非形成側に分割用溝として
スクライブライン６を形成する例である。同図（ｆ）に
示す実施例６は、半導体層形成側及び半導体層非形成側
に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラスト
による溝２６を形成する例である。いずれか一方（好ま
しくは半導体層形成側）の溝２６は幅の小さいものが好
ましい。同図（ｇ）に示す実施例７は、半導体層形成側
に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラスト
による溝２６を形成し、半導体層非形成側に分割用溝と
してスクライブライン６を形成する例である。同図
（ｈ）に示す実施例８は、半導体層形成側に分割用溝と
してスクライブライン６を形成し、半導体層非形成側に
分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラストに
よる溝２６を形成する例である。同図（ｉ）に示す実施
例９は、半導体層形成側に減厚用溝としてダイシング、
エッチング又はブラストによる溝５を形成するととも
に、その溝底に分割用溝としてスクライブライン６を形
成し、半導体層非形成側に分割用溝としてスクライブラ
イン６を形成する例である。同図（ｊ）に示す実施例１
０は、半導体層形成側に分割用溝としてスクライブライ
ン６を形成し、半導体層非形成側に減厚用溝としてダイ
シング、エッチング又はブラストによる溝５を形成する
とともに、その溝底に分割用溝としてスクライブライン
６を形成する例である。同図（ｋ）に示す実施例１１
は、半導体層形成側に分割用溝としてダイシング、エッ
チング又はブラストによる幅の狭い溝２６を形成し、半
導体層非形成側に減厚用溝としてダイシング、エッチン
グ又はブラストによる幅の広い溝５を形成するととも
に、その溝底に分割用溝としてダイシング、エッチング
又はブラストによる幅の狭い溝２６を形成する例であ
る。
は、分割用溝のバリエーションを示すもので、その他の
熱衝撃等は実施形態と同様である。同図（ａ）に示す実
施例１は、半導体層形成側（半導体層３に直接）に分割
用溝としてスクライブライン６を形成する例である。同
図（ｂ）に示す実施例２は、半導体層非形成側に分割用
溝としてスクライブライン６を形成する例である。同図
（ｃ）に示す実施例３は、半導体層形成側に分割用溝と
してダイシング、エッチング又はブラストによる溝２６
を形成する例である。この溝２６は幅の小さいものが好
ましい。同図（ｄ）に示す実施例４は、半導体層非形成
側に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラス
トによる溝２６を形成する例である。この溝２６は幅の
小さいものが好ましい。同図（ｅ）に示す実施例５は、
半導体層形成側及び半導体層非形成側に分割用溝として
スクライブライン６を形成する例である。同図（ｆ）に
示す実施例６は、半導体層形成側及び半導体層非形成側
に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラスト
による溝２６を形成する例である。いずれか一方（好ま
しくは半導体層形成側）の溝２６は幅の小さいものが好
ましい。同図（ｇ）に示す実施例７は、半導体層形成側
に分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラスト
による溝２６を形成し、半導体層非形成側に分割用溝と
してスクライブライン６を形成する例である。同図
（ｈ）に示す実施例８は、半導体層形成側に分割用溝と
してスクライブライン６を形成し、半導体層非形成側に
分割用溝としてダイシング、エッチング又はブラストに
よる溝２６を形成する例である。同図（ｉ）に示す実施
例９は、半導体層形成側に減厚用溝としてダイシング、
エッチング又はブラストによる溝５を形成するととも
に、その溝底に分割用溝としてスクライブライン６を形
成し、半導体層非形成側に分割用溝としてスクライブラ
イン６を形成する例である。同図（ｊ）に示す実施例１
０は、半導体層形成側に分割用溝としてスクライブライ
ン６を形成し、半導体層非形成側に減厚用溝としてダイ
シング、エッチング又はブラストによる溝５を形成する
とともに、その溝底に分割用溝としてスクライブライン
６を形成する例である。同図（ｋ）に示す実施例１１
は、半導体層形成側に分割用溝としてダイシング、エッ
チング又はブラストによる幅の狭い溝２６を形成し、半
導体層非形成側に減厚用溝としてダイシング、エッチン
グ又はブラストによる幅の広い溝５を形成するととも
に、その溝底に分割用溝としてダイシング、エッチング
又はブラストによる幅の狭い溝２６を形成する例であ
る。
【００３７】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸
脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。 （１）図２（ｃ）のスクライブ工程と、図２（ｄ）のレ
ーザービーム照射（加熱）工程の順序を逆にすること。
すなわち、半導体ウエハー１のうちの分割用溝形成予定
部分のみにレーザービームを照射して加熱した後、直ち
に該分割用溝形成予定部分の表面に分割用溝としてのス
クライブライン６を形成すること。
ものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸
脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。 （１）図２（ｃ）のスクライブ工程と、図２（ｄ）のレ
ーザービーム照射（加熱）工程の順序を逆にすること。
すなわち、半導体ウエハー１のうちの分割用溝形成予定
部分のみにレーザービームを照射して加熱した後、直ち
に該分割用溝形成予定部分の表面に分割用溝としてのス
クライブライン６を形成すること。
【００３８】（２）図２（ｄ）のレーザービーム照射工
程において、複数本のスクライブライン６に沿った溝下
部分８に対し、同時に複数のレーザービーム２１を照射
して、本工程を迅速に行うこと。
程において、複数本のスクライブライン６に沿った溝下
部分８に対し、同時に複数のレーザービーム２１を照射
して、本工程を迅速に行うこと。
【００３９】（３）図２（ｄ）のレーザービーム照射工
程を、半導体ウエハー全体１に加熱媒体を接触させて半
導体層３が劣化しない程度に加熱する工程に置き換える
こと。加熱媒体としては、熱板等からの輻射熱、高温の
気体（空気、窒素等）、液体（水、オイル等）又は固体
（加熱テーブル等）を使用できる。
程を、半導体ウエハー全体１に加熱媒体を接触させて半
導体層３が劣化しない程度に加熱する工程に置き換える
こと。加熱媒体としては、熱板等からの輻射熱、高温の
気体（空気、窒素等）、液体（水、オイル等）又は固体
（加熱テーブル等）を使用できる。
【００４０】（４）図２（ｅ）の液体窒素の接触を、液
体窒素等で冷却した低温の刃体（図示略）等をスクライ
ブライン６に接触させることに置き換えること。低温の
刃体が急速に熱を奪って熱衝撃を与える。
体窒素等で冷却した低温の刃体（図示略）等をスクライ
ブライン６に接触させることに置き換えること。低温の
刃体が急速に熱を奪って熱衝撃を与える。
【００４１】（３）半導体チップは発光素子に限定され
ず、例えば受光素子やＦＥＴ等の電子デバイスでもよ
い。
ず、例えば受光素子やＦＥＴ等の電子デバイスでもよ
い。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る半導体
ウエハーのチップ分割方法によれば、大きい押圧力を要
することなく容易に分割することができるとともに、分
割用溝を起点にして分割できる確率を高めて歩留まりを
上げることができる、という優れた効果を奏する。
ウエハーのチップ分割方法によれば、大きい押圧力を要
することなく容易に分割することができるとともに、分
割用溝を起点にして分割できる確率を高めて歩留まりを
上げることができる、という優れた効果を奏する。
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウエハーのチッ
プ分割方法を示す斜視図である。
プ分割方法を示す斜視図である。
【図２】同チップ分割方法の工程を示す断面図である。
【図３】同チップ分割方法の実施例を示す断面図であ
る。
る。
１ 半導体ウエハー ２ 基板 ３ 半導体層 ５ 減厚用溝 ６ スクライブライン ８ 溝下部分 ９ 亀裂 １０ 半導体チップ ２０ 照射器 ２１ レーザービーム ２２ 液体窒素 ２３ ノズル ２４ 通液性台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋村 昌樹 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AD01 DA10
Claims (15)
- 【請求項１】 基板上に半導体層が形成されてなる半導
体ウエハーを多数の半導体チップに分割する方法であっ
て、前記半導体ウエハーの表面に分割用溝を形成する工
程と、該半導体ウエハーに熱衝撃を与えることにより分
割用溝を起点にして半導体ウエハーの略厚さ方向に亀裂
を発生及び進展させる工程と含む半導体ウエハーのチッ
プ分割方法。 - 【請求項２】 前記半導体ウエハーの半導体層形成側の
表面に分割用溝を形成する請求項１記載の半導体ウエハ
ーのチップ分割方法。 - 【請求項３】 前記半導体ウエハーの半導体層非形成側
の表面に分割用溝を形成する請求項１又は２記載の半導
体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項４】 前記熱衝撃における温度変化の幅が、２
００〜２０００℃である請求項１〜３のいずれか一項に
記載の半導体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項５】 前記熱衝撃における温度変化の速度が、
２００〜２０００００℃／秒である請求項１〜４のいず
れか一項に記載の半導体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項６】 前記熱衝撃を与える方法が、半導体ウエ
ハーに冷却媒体を接触させることである請求項１〜５の
いずれか一項に記載の半導体ウエハーのチップ分割方
法。 - 【請求項７】 前記熱衝撃を与える方法が、半導体ウエ
ハーを加熱した後、直ちに該半導体ウエハーに冷却媒体
を接触させることである請求項１〜５のいずれか一項に
記載の半導体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項８】 前記冷却媒体が、低温の気体、液体又は
固体である請求項６又は７記載の半導体ウエハーのチッ
プ分割方法。 - 【請求項９】 前記冷却媒体が、液体窒素である請求項
６又は７記載の半導体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項１０】 前記加熱の方法が、レーザービームの
照射、輻射熱、又は、高温の気体、液体若しくは固体の
接触である請求項７記載の半導体ウエハーのチップ分割
方法。 - 【請求項１１】 前記熱衝撃を与える方法が、半導体ウ
エハーのうちの分割用溝に沿った溝下部分のみにレーザ
ービームを照射して加熱した後、直ちに該半導体ウエハ
ー全体に液体窒素を接触させることである請求項１〜５
のいずれか一項に記載の半導体ウエハーのチップ分割方
法。 - 【請求項１２】 前記熱衝撃を与える方法が、半導体ウ
エハーのうちの分割用溝形成予定部分のみにレーザービ
ームを照射して加熱した後、直ちに該分割用溝形成予定
部分の表面に分割用溝を形成し、その後直ちに該半導体
ウエハー全体に液体窒素を接触させることである請求項
１〜５のいずれか一項に記載の半導体ウエハーのチップ
分割方法。 - 【請求項１３】 前記熱衝撃を与える方法が、半導体ウ
エハー全体を半導体層が劣化しない程度に加熱した後、
直ちに該半導体ウエハー全体に液体窒素を接触させるこ
とである請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体ウ
エハーのチップ分割方法。 - 【請求項１４】 前記基板がモース硬度８以上の高硬度
材料よりなる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半
導体ウエハーのチップ分割方法。 - 【請求項１５】 前記基板がサファイア又はＧａＮより
なり、前記半導体層が窒化ガリウム系化合物半導体より
なる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体ウエ
ハーのチップ分割方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099894A JP2001284292A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体ウエハーのチップ分割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099894A JP2001284292A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体ウエハーのチップ分割方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284292A true JP2001284292A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18614180
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000099894A Pending JP2001284292A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体ウエハーのチップ分割方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2001284292A (ja) |
Cited By (25)
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