JP3584539B2

JP3584539B2 - ガラス付き半導体ウエハの切断方法

Info

Publication number: JP3584539B2
Application number: JP11462195A
Authority: JP
Inventors: 正弘富田; 敬三梶浦; 安男左右木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JPH08316174A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラスが接合された半導体ウエハを複数の半導体素子に切断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁体上に半導体が接合された半導体ウエハの切断方法としては、特公昭６３−３６１５４号公報に記載のものがある。このものは、半導体ストレンゲージチップが形成された半導体がガラス上に接着固定されたものを切断して複数の半導体圧力センサにするものであり、半導体をブレードで切断し、次にそのブレードよりも粒度の粗いブレードでガラスを切断することにより、切断時に半導体にチッピングが発生しないようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記半導体ウエハには、その製造過程において僅かに反りが発生することが知られている。そして、その反りが発生している半導体ウエハは、真空チャックテーブルに真空チャックされると、その吸引力により反りが矯正されて平坦になる。
【０００４】
したがって、真空チャックされた半導体ウエハは、元の反りがある状態に復元しようとする応力が内在した状態になる。
そこで、その応力が内在した状態で半導体ウエハにトリミングを施し、半導体ウエハを真空チャックテーブルから外すと、半導体ウエハは上記応力によって元の反りのある状態に復元する。
【０００５】
したがって、その反りにより上記トリミングを行ったときのトリミング間隔などに歪みが発生し、半導体圧力センサの作動原点がずれるため、センサの感度などの電気特性に誤差が発生するという問題がある。
そこで、本発明は、半導体ウエハを真空チャック状態を解除したときに半導体ウエハに発生する反りを小さくすることにより、半導体素子の電気的特性の誤差を低減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体ストレンゲージチップが形成された半導体ウエハ（１０）がガラス上に接合されたガラス付き半導体ウエハ（１）を切断して複数の半導体圧力センサにするガラス付き半導体ウエハの切断方法であって、半導体ウエハ（１）上の所定箇所から前記半導体ウエハ（１０）とガラス（２０）との境界に至る第１の溝（１２）を形成する工程（２００）と、前記第１の溝（１２）から前記第１の溝（１２）より幅の狭い第２の溝（２２）を前記ガラス（２０）の内部に向けて形成する工程（３００）と、前記第２の溝（２２）が形成されたガラス付き半導体ウエハ（１）を真空チャックテーブルに真空チャックして前記半導体ウエハに対し前記半導体圧力センサの感度調整のためのトリミングを行う工程（５００、６００）と、前記トリミングが行われたガラス付き半導体ウエハ（１）を切断して複数の半導体圧力センサ（Ａ）にする工程（９００）と、を備え、前記ガラス付き半導体ウエハ（１）を切断する工程では、前記第２の溝（２２）の幅より広い厚さを有するブレードを用い、前記第１の溝（１２）の角部を基準にして位置合わせし、前記第２の溝（２２）の形成方向と同一の方向から前記第２の溝（２２）を含むかたちで前記切断を行うという技術的手段を採用する。
【００１０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の作用効果】
上記ガラス付き半導体ウエハが、反りのある状態に復元する力は、ガラス付き半導体ウエハが有する剛性力の大きさに比例して大きくなる。
したがって、ガラス付き半導体ウエハの剛性力を小さくすれば、復元力を小さくすることができる。
【００１２】
そこで、請求項１に記載の発明によれば、ガラス付き半導体ウエハ上の所定箇所からガラスの内部に向けて溝を形成するため、上記ガラス付き半導体ウエハの剛性力を小さくすることができる。そして、上記溝は、ガラス付き半導体ウエハを真空チャックテーブルに真空チャックしてトリミングを施す前に形成するため、ガラス付き半導体ウエハを真空チャックテーブルから外しても、元の反りのある状態に復元する量を少なくすることができる。
【００１３】
したがって、真空チャック状態でトリミングしたときのトリミング間隔などの歪みを小さくすることができるため、トリミング時に設定された電気的特性が切断後に変化する量を低減することができる。この場合、請求項１に記載の発明によれば、上記ガラスの内部に向けて形成された溝から、その溝より幅の狭い第２の溝を上記ガラスの内部に向けて形成するため、上記半導体ウエハの溝形成部にチッピングが発生するのを防止することができる。
【００１４】
また、上記第２の溝が形成されたガラスを切断する場合、上記第２の溝と同じ幅のブレードで上記第２の溝から切断することも考えられるが、上記第２の溝は上記半導体ウエハに形成された溝よりも奥まった位置に形成されて見難いため、ブレードを上記第２の溝の角に位置合わせすることが困難である。しかし、請求項１に記載の発明によれば、上記第２の溝の幅より広い厚さを有するブレードで上記ガラスを切断するため、上記半導体ウエハに形成された溝の角への位置合わせが可能となり、上記ガラスの切断を容易に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の半導体素子の切断方法（以下、切断方法と略す）の第１実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施例では、半導体素子の一例として半導体圧力センサの切断方法を代表に説明する。
図１（ａ）はガラス付き半導体ウエハ１の半導体圧力センサＡ、Ａ間の境界部位に第１の溝１２および第２の溝２２を形成した状態を示すガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図、図１（ｂ）はガラス２０の切断が終了したガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図、図２は図１（ｂ）の平面図、図３は切断工程を示す工程図である。
【００１６】
まず、ウエハ状態（個々の半導体圧力センサＡに分離されていない状態）にあるガラス付き半導体ウエハ１の構造を図１に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、ガラス付き半導体ウエハ１を構成する半導体ウエハとしてのシリコンウエハ１０は、ガラス２０の表面に陽極接合によって接合されている。なお、上記ガラス付き半導体ウエハ１には、その製造過程において僅かな反りが発生している。また、本例ではガラス２０は、ほうけい酸ガラス（例えば商品名パイレックスガラス）で形成されている。
【００１７】
また、シリコンウエハ１０の表面にはダイヤフラム１１が形成されている。ダイヤフラム１１の下部のシリコンウエハ１０には空間２７が形成されており、ガラス２０にはガラス２０を鉛直方向に貫通し、空間２７に連通する圧力導入孔２１が形成されている。なお、本実施例ではシリコンウエハ１０の厚さは０．３ｍｍであり、ガラス２０の厚さは３．０ｍｍである。
【００１８】
次に、本発明の切断方法により、上記ガラス付き半導体ウエハ１を切断する方法を図１ないし図３を参照しながら説明する。
まず、ガラス付き半導体ウエハ１のガラス２０の底面にテープ３０を貼着してガラス付き半導体ウエハ１をダイシング装置に固定する（工程１００）。続いて、シリコンウエハ１０を図２のスクライブライン１７に沿って、シリコン切断用ブレードにより、送り速度１０ｍｍ／ｓｅｃで深さ０．３ｍｍに切断する（工程２００）。その切断により形成された第１の溝を図１（ａ）の１２に示す。
【００１９】
なお、本実施例では、シリコン切断用ブレードの厚さ（刃幅）は２１０μｍであり、粒度は切断面のチッピングを防止するため、２０００〜３０００とガラス切断用のものよりも細かいものを用いる。
次に、第１のガラス切断用ブレードを第１の溝１２の両側の角部１５、１５からの距離が等しくなるように切断部１２の中央に置き、ガラス２０を送り速度４ｍｍ／ｓｅｃで深さ２．０ｍｍに切断する（工程３００）。その切断により形成された第２の溝を図１（ａ）の２２に示す。
【００２０】
上記のように第１の溝１２および第２の溝２２を形成することにより、ガラス付き半導体ウエハ１の剛性力を低減することができる。特に、ガラス２０はシリコンウエハ１０よりも固くて剛性力が大きいため、ガラス２０に第２の溝２２を形成することにより、ガラス付き半導体ウエハ１の剛性力を有効に低減することができる。
【００２１】
なお、ブレードの厚さと切断深さには、ブレードの耐久性を考慮して（最大切断深さ／２０）≦（ブレードの厚さ）という制約があるため、本実施例では、２．０ｍｍ／２０＝１００μｍを満足する厚さ１１０μｍで、粒度６００〜１０００のガラス切断用ブレードを用いる。
続いて、ガラス付き半導体ウエハ１の底面に貼着されたテープ３０を剥離し（工程４００）、ガラス付き半導体ウエハ１の底面をトリミング装置の真空チャックテーブルに真空チャックする（工程５００）。
【００２２】
そして、シリコンウエハ１０の表面をトリミング加工し（工程６００）、ガラス付き半導体ウエハ１をトリミング装置からリセットする（工程７００）。続いて、ガラス付き半導体ウエハ１の底面にテープ３１を貼着する（工程８００）。
次に、第２のガラス切断用ブレードを用いてガラス２０の残りの部分（第２の溝２２の下の部分）を切断する（工程９００）。
【００２３】
ここで、第２のガラス切断用ブレードとして上記第１のガラス切断用ブレードと同じものを用いて切断することも考えられるが、上記第１のガラス切断用ブレードは、厚さが１１０μｍと薄く、ブレードの両側面から角部１５までの距離が長いため、その角部１５を基準にしてブレードを切断部１２の中央に位置合わせすることが困難である。また、第２の溝２２の角部１６、１６は、シリコンウエハ１０よりも一段下がった箇所にあり、ブレードに隠れて見難いため、角部１６、１６にブレードの先端を合わせて第２の溝２２の底部から切断することが困難である。
【００２４】
そこで、本実施例では、第２のガラス切断用ブレードとして、上記第１のガラス切断用ブレードと粒度が同じで、厚さが１５０μｍのものを用い、その第２のガラス切断用ブレードを角部１５、１５を基準にして位置合わせできるようにする。そして、上記第２のガラス切断用ブレードにより、ガラス２０を第２の溝２２を含むかたちで切断する。その切断により形成された第３の溝を図１（ｂ）の２３に示す。
【００２５】
上述のように、第２のガラス切断用ブレードによるガラス２０の切断は、既に形成されている第２の溝２２を含むかたちで切断するため、第２の溝２２が形成されていないものを切断する場合よりも、ブレードに加わる負荷を低減することができる。しかも、ブレードの側面に作用する押圧力が小さいため、ブレードに発生する摩擦熱を低減することができる。
【００２６】
したがって、ブレードの耐久性を向上することができる。
次に、半導体ウエハ１をダイシング装置から外してテープ３１を剥離し、半導体圧力センサＡを個々に分離する（工程１０００）。
図４は、図１（ａ）に示すガラス付き半導体ウエハ１の切断深さｔと、切断後の半導体圧力センサＡの感度誤差との関係を示す特性図である。図示のように、上記切断深さｔが増加するにつれて感度誤差が減少しており、ｔ＝２．０ｍｍ（ガラス２０の切断深さ１．７ｍｍ）では感度誤差は大幅に改善されている。つまり、上述のようにトリミングを行う前にシリコンウエハ１０およびガラス２０を所定深さ切断して溝を形成することにより、半導体圧力センサＡの感度誤差を小さくすることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施例を図５に基づいて説明する。
本実施例の切断方法は、第１回目のガラス２０の切断を上記第１実施例のものよりも幅広に行い、第２回目の切断を上記第１回目の切断幅よりも狭い幅で行うことを特徴とする。
まず最初に、シリコンウエハ１０を厚さ２７０μｍのブレードで切断する。続いて、その切断により形成された第１の溝１２１の角部１５を位置決めの目安として、厚さ２１０μｍのブレードでガラス２０を切断する。続いて、ガラス２０の第２回目の切断を上記第１回目の切断に用いたブレードよりも薄い（刃幅が狭い）ブレード（厚さ１５０μｍ）で行う。
【００２８】
このとき、ブレードの位置決めは、上記角部１５を基準とするには角部１５間が広くて精度を出し難いため、上記第１回目のガラス２０の切断により形成された第１の溝２４の角部１６を基準として行う。この場合のブレードの位置合わせは、上記第１実施例の場合と異なり、ブレードの厚さ（１５０μｍ）よりも角部１６、１６間の距離の方が広いため、角部１６がブレードにより隠れて位置合わせが困難となることがない。
【００２９】
上記第２実施例の切断方法によっても、上記第１実施例と同様にトリミングを行う前に、シリコンウエハ１０およびガラス２０を切断することにより、シリコンウエハ１０およびガラス２０に内在する応力の影響をなくすことができるため、感度誤差の少ない半導体圧力センサを製造することができる。また、ブレードの両側面と第１の溝２４の内壁面２４ａとの間に形成される隙間に冷却液を注入することができるため、上記隙間がない場合よりもブレードの冷却効率を上げることができる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施例を図６に基づいて説明する。
本実施例は、第２回目のガラス２０の切断をガラス２０の底面から行うことを特徴とする。
まず、シリコンウエハ１０を上記第１実施例で用いたシリコン切断用のブレードよりも薄いブレード（厚さ１７０μｍ）で切断する。その切断部を図６に１２２で示す。続いてその切断部１２２の中央から第１のガラス切断用ブレード（厚さ１１０μｍ）でガラス２０を深さ２．０ｍｍに切断する。その切断により形成された第１の溝を図６に２２で示す。そして、テープ３０を剥離してウエハ１を真空チャックテーブルに真空チャックし、シリコンウエハ１０上にトリミングを行う。
【００３１】
次に、シリコンウエハ１０上にテープ３０を貼着してシリコンウエハ１０側をダイシング装置に取付け、ガラス２０をガラス２０の底部から第２のガラス切断用のブレード（厚さ１７０μｍ）で深さ１．５ｍｍに切断する。つまり、上記第１の溝２２と連通する第２の溝２６が形成されるように第２のガラス切断用のブレードで切断し、ガラス２０を切断する。
【００３２】
上述のように、本実施例によれば、第２回目のガラス２０の切断をガラス２０の底面から行うため、最初のシリコンウエハ１０に形成される溝１２２の幅を上記第１および第２実施例の切断幅よりも狭くすることができる。
したがって、その狭くすることができる分、スクライブライン１７の間隔Ｄを詰めることができるため、上記第１および第２実施例の切断方法よりも多くの半導体圧力センサＡを半導体ウエハ１から取ることができる。
【００３３】
なお、上記各実施例におけるブレードの種類は、シリコン用、ガラス用であれば限定されるものではなく、その粒度も上記のものに限定されるものではない。また、上記各実施例の切断方法は、ガラス２０の材質がパイレックス以外のものであっても適用することができ、その場合に奏される効果も同じである。さらに、テープ３０および３１は同一種類のものでもよいし、剥離を容易にするためにＵＶテープなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明第１実施例の切断方法により、シリコンウエハ１０上からガラス２０に向けて溝が形成されたガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。（ｂ）はガラス２０が切断された状態を示すガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。
【図２】図１（ｂ）の平面説明図である。
【図３】本発明の切断方法の工程図である。
【図４】ガラス付き半導体ウエハ１の切断深さと半導体圧力センサＡの感度誤差との関係を示す特性図である。
【図５】（ａ）は本発明第２実施例の切断方法により、シリコンウエハ１０上からガラス２０に向けて溝が形成されたガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。（ｂ）はガラス２０が切断された状態を示すガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。
【図６】（ａ）は本発明第３実施例の切断方法により、シリコンウエハ１０上からガラス２０に向けて溝が形成されたガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。（ｂ）はガラス２０が切断された状態を示すガラス付き半導体ウエハ１の部分断面図である。
【符号の説明】
１・・ガラス付き半導体ウエハ、１０・・シリコンウエハ、
１１・・ダイヤフラム、２０・・ガラス、２１・・圧力導入孔、
１２、１２１、１２２・・溝、２２、２４・・第１の溝、
２３、２５、２６・・第２の溝、２７・・空洞部、３０、３１・・テープ、
Ａ・・半導体圧力センサ。

Claims

半導体ストレンゲージチップが形成された半導体ウエハがガラス上に接合されたガラス付き半導体ウエハを切断して複数の半導体圧力センサにするガラス付き半導体ウエハの切断方法であって、
前記ガラス付き半導体ウエハ上の所定箇所から前記半導体ウエハとガラスとの境界に至る第１の溝を形成する工程と、
前記第１の溝から前記第１の溝より幅の狭い第２の溝を前記ガラスの内部に向けて形成する工程と、
前記第２の溝が形成されたガラス付き半導体ウエハを真空チャックテーブルに真空チャックして前記半導体ウエハに対し前記半導体圧力センサの感度調整のためのトリミングを行う工程と、
前記トリミングが行われたガラス付き半導体ウエハを切断して複数の半導体圧力センサにする工程と、を備え、
前記ガラス付き半導体ウエハを切断する工程では、前記第２の溝の幅より広い厚さを有するブレードを用い、前記第１の溝の角部を基準にして位置合わせし、前記第２の溝の形成方向と同一の方向から前記第２の溝を含むかたちで前記切断を行うことを特徴とするガラス付き半導体ウエハの切断方法。