切割部件的末端形状的设计方法、半导体芯片制造方法、电路板及电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及切割部件的末端形状的设计方法、半导体芯片制造方法、电路板及电子装置。
【背景技术】
[0002]利用厚划片锯在半导体晶片的背面侧形成沟槽以及利用薄划片锯在半导体晶片的正面侧形成沟槽来增加能够从单个半导体晶片获取的芯片的数量的方法是已知的(PTL1)。此外，已提出通过化学蚀刻在晶片的正面上形成预定深度的沟槽且利用划片刀在晶片的背面上形成与上述沟槽对应的沟槽来实施半导体芯片的切割的方法(PTL2和PTL3)。
[0003]引文列表
[0004]专利文献
[0005][PTL 1JJP-A-4-10554
[0006][PTL 2]JP-A-61-267343
[0007][PTL 3]美国专利 N0.7897485
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]在半导体件制造方法中，在基板的正面上形成正面侧的沟槽、利用具有比正面侧的沟槽的宽度大的厚度的旋转切割部件从基板的背面形成与正面侧的沟槽连通的背面侧的沟槽并且将基板个体化为多个半导体件，半导体件可能在形成正面侧的沟槽时破裂。在该制造方法中，具有几微米到几十微米的微细沟槽宽度的沟槽彼此连通。当这些微细沟槽彼此连通时，破裂发生的类型及其原因不明。因此，能够抑制破裂的制造条件不明，因此，在批量生产工艺中难以采用这种制造方法。
[0010]此外，在上述制造方法中，为了增加能够从单个基板获取的半导体件的数量，优选的是正面侧的沟槽的宽度窄，但是如果正面侧的沟槽形成为窄，则难以形成深的沟槽。这是因为，例如，当通过干蚀法形成正面侧的沟槽时，并且当沟槽窄时，蚀刻气体不易于进入沟槽内深处，在沟槽底部处的蚀刻进展受到干扰。此外，这是因为，当利用薄的划片刀来形成沟槽时，划片刀易于断裂。因此，为了增加能够从单个基板获取的半导体件的数量，优选的是即使当采用窄且浅的正面侧的沟槽形状时也能抑制半导体件的破裂。
[0011]本发明的目的是提供仅针对抑制破裂的切割部件的末端形状的设计方法、半导体件制造方法、电路板以及电子装置，即使当采用窄且浅的正面侧的沟槽形状时，也能抑制破
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[0012]问题的解决方案
[0013][1]本发明的一个方面提供一种在半导体件制造方法中使用的切割部件的末端形状的设计方法，所述半导体件制造方法包括如下各工序:在基板的正面上形成正面侧的沟槽；以及利用具有比所述正面侧的沟槽的宽度大的厚度的旋转切割部件来从所述基板的背面形成与所述正面侧的沟槽连通的背面侧的沟槽并且将所述基板个体化成具有台阶部的半导体件，所述台阶部是由所述正面侧的沟槽的宽度与所述背面侧的沟槽的宽度之间的差异而形成的；所述设计方法包括如下各工序:准备末端部具有不同锥度的多个切割部件；准备具有相同形状的多个所述正面侧的沟槽；针对利用用于多个所述正面侧的沟槽的所述多个切割部件形成所述背面侧的沟槽的各情况确认所述台阶部的破裂状况；以及当确认在所述多个切割部件中包含导致所述台阶部破裂的切割部件和不导致所述台阶部破裂的切割部件这两种时，将不导致所述台阶部破裂的切割部件的锥度选为将要用于批量生产工艺的切割部件的末端形状。
[0014][2]可以是根据第[1]项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中所述多个切割部件包括与具有半圆形末端部的切割部件相比的渐缩形切割部件。
[0015][3]可以是根据第[2]项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中所述多个切割部件包括与具有所述半圆形末端部的所述切割部件相比具有较小锥度的切割部件。
[0016][4]可以是根据第[1]至[3]项中任一项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中所述多个切割部件包括与具有半圆形末端部的切割部件相比具有较小锥度的多个切割部件。
[0017][5]可以是根据第[1]至[4]项中任一项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中所述多个切割部件包括与具有半圆形末端部的切割部件相比具有较小锥度的至少三种切割部件。
[0018][6]可以是根据第[1]至[5]项中任一项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中所述多个切割部件包括具有渐缩形末端形状的切割部件，所述具有渐缩形末端形状的切割部件的顶部不具有顶面，并且当所述顶部在沟槽宽度方向上的位置偏离所述正面侧的沟槽的宽度时，所述具有渐缩形末端形状的切割部件具有在与所述沟槽的宽度偏离的所述顶部的区域中产生最大应力的锥度。
[0019][7]可以是根据第[6]项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中具有在所述顶部的所述区域中产生最大应力的所述锥度的所述切割部件设为多个。
[0020][8]可以是根据第[1]至[7]项中任一项所述的切割部件的末端形状的设计方法，其中当确认在所述多个切割部件中包含导致所述台阶部破裂的切割部件和不导致所述台阶部破裂的切割部件这两种时，从选择对象中排除导致所述台阶部破裂的所述切割部件的锥度作为不用于批量生产工艺的切割部件的末端形状。
[0021][9]本发明的另一方面提供一种在半导体件制造方法中使用的切割部件的末端形状的设计方法，所述半导体件制造方法包括如下各工序:在基板的正面上形成正面侧的沟槽；以及利用具有比所述正面侧的沟槽的宽度大的厚度的旋转切割部件来从所述基板的背面形成与所述正面侧的沟槽连通的背面侧的沟槽并且将所述基板个体化成具有台阶部的半导体件，所述台阶部是由所述正面侧的沟槽的宽度与所述背面侧的沟槽的宽度之间的差异而形成的；所述设计方法包括如下各工序:准备末端部具有不同锥度的多个切割部件；准备具有相同形状的多个所述正面侧的沟槽；针对利用用于多个所述正面侧的沟槽的所述多个切割部件形成所述背面侧的沟槽的各情况确认所述台阶部的破裂状况；当在所述多个切割部件中包含导致所述台阶部破裂的切割部件和不导致所述台阶部破裂的切割部件这两种时，根据确认结果来估计不导致所述台阶部破裂的切割部件的锥度范围；以及将具有被包含在估计范围内的锥度的切割部件选为将要用于批量生产工艺的切割部件的末端形状。
[0022][10]本发明的另一方面提供了一种利用具有第[1]至[9]项中任一项所述的设计方法所设计的末端形状的切割部件以所述制造方法将基板个体化成半导体件的半导体件制造方法。
[0023][11]本发明的另一方面提供了一种安装有利用根据第[10]项所述的制造方法制造的至少一个半导体件的电路板。
[0024][12]本发明的另一方面提供了一种安装有根据第[11]项所述的电路板的电子装置。
[0025]本发明的有益效果
[0026]根据第[1]、[8]、[9]、[10]、[11]和[12]项，与不考虑切割部件的锥度与台阶部的破裂之间的关系来确定切割部件的末端形状的情况相比，可以在批量生产工艺中采用浅的正面侧的沟槽。
[0027]根据第[2]项，可以确认在与台阶部的根部区域上的最大应力变得最小的条件接近的条件下台阶部是否破裂。
[0028]根据第[3]项，与不包含与具有半圆形末端部的切割部件相比具有较小锥度的切割部件以作为多个切割部件的情况相比，易于选择末端形状。
[0029]根据第[4]项，与仅包含一种与具有半圆形末端部的切割部件相比具有较小锥度的切割部件的情况相比，可以易于确认在台阶部不破裂的范围内锥度能够减小到何种程度。
[0030]根据第[5]项，与仅包含两种与具有半圆形末端部的切割部件相比具有较小锥度的切割部件的情况相比，可以易于确认在台阶部不破裂的范围内锥度能够减小到何种程度。
[0031]根据第[6]项，当顶部在沟槽宽度方向上的位置偏离正面侧的沟槽的宽度时，可以避免完全不能确认在台阶部不破裂的范围内锥度能够减小到何种程度的状态。
[0032]根据第[7]项，与仅包含一种在切割部件的顶部的位置处产生最大应力的末端形状的切割部件的情况相比，可以易于确认在台阶部不破裂的范围内锥度能够减小到何种程度。
【附图说明】
[0033]图1是示出根据本发明的实施例的半导体件制造工艺的实例的流程图。
[0034]图2是示意性地示出根据本发明的实施例的半导体件制造工艺中的半导体基板的剖视图。
[0035]图3是示意性地示出根据本发明的实施例的半导体件制造工艺中的半导体基板的剖视图。
[0036]图4是示意性地示出当完成电路形成步骤时半导体基板(晶片)的平面图。
[0037]图5中的㈧是示出划片刀的切割操作的剖视图，图5中的⑶至5中的(F)是本实施例的划片刀的末端部的放大剖视图，图5中的(G)是在普通全划片中使用的划片刀的末端部的放大剖视图。
[0038]图6中的(A)是示出用于模拟的划片刀的末端部的放大剖视图，图6中的(B)是示出当使用图6中的(A)所示的划片刀时在半导体基板上形成的沟槽的形状的剖视图，图6中的(C)和图6中的(D)是在模拟中使用的具有曲率半径r = 0.5和r = 12.5的划片刀的末端部的放大剖视图。
[0039]图7是模拟划片刀的末端部的曲率半径与台阶部的角部中的应力值之间的关系的曲线图。
[0040]图8是模拟划片刀的末端部的曲率半径与最大应力值之间的关系的曲线图。
[0041]图9中的(A)是示出施加到台阶部的角部上的应力的剖视图，图9中的⑶是示出由于在台阶部的角部中产生的应力而使得台阶部破裂的实例的剖视图。
[0042]图10是示出当使用图5中的⑶中的划片刀时台阶部的应力的视图。
[0043]图11中的(A)是示出沟槽140的中心和沟槽170的中心彼此匹配时的台阶部的剖视图，图11中的(B)是示出当沟槽140的中心和沟槽170的中心彼此偏离时的台阶部的剖视图。
[0044]图12中的㈧至图12中的⑶是示出在与位置偏移有关的模拟中使用的四种划片刀的视图。
[0045]图13是示出位置偏移量和切口宽度对台阶部的影响的模拟结果的曲线图。
[0046]图14是示出当切口宽度Sb极窄且位置偏移量Ds较大时产生最大应力的位置的视图。
[0047]图15是示出利用具有不同的切口宽度Sb和不同的末端角曲率半径的各种划片刀切割实际基板时的实验结果的视图。
[0048]图16是示出为了确认由于正面侧的沟槽的宽度差对台阶部破裂的影响以及由于台阶部的厚度差对台阶部破裂的影响而实施的实验结果的视图。
[0049]图17是示出根据本发明实施例的在半导体件制造方法中使用的划片刀的末端形状的设计方法的流程图。
[0050]图18是示出根据本发明实施例的用于确定正面侧的沟槽的宽度的方法的流程图。
[0051]图19是示出根据本发明实施例的用于选择制造装置的方法的流程图。
[0052]图20是示出根据本发明实施例的用于确定正面侧的沟槽的宽度的方法和用于选择制造装置的方法的另一实例的流程图。
[0053]图21是示出划片刀的末端部的磨损与台阶部的破裂之间的关系的剖视图。
【具体实施方式】
[0054]本发明的半导体件制造方法应用于将诸如形成有多个半导体器件的半导体晶片等基板状部件划分(个体化)以制造单个半导体件(半导体芯片)的方法。形成在基板上的半导体元件不受特别限制，并且可以包括发光器件、有源器件、无源器件等。在优选的实施例中，本发明的制造方法应用于从基板提取包含发光器件的半导体件的方法，其中发光器件可以是例如表面发光半导体激光器、发光二极管或发光晶闸管。单个半导体件可以包括单个发光器件，或者可以包括以阵列形式布置的多个发光器件。此外，单个半导体件可以包括驱动单个或多个发光器件的驱动电路。此外，基板可以是由硅、SiC、化合物半导体、蓝宝石等形成的基板，但不限于这些，也可以是由其他材料形成的基板，只要基板至少包括半导体(下文统称为半导体基板)即可。在优选的实施例中，基板是形成有诸如表面发光半导体激光器或发光二极管等发光器件的由GaAs等制成的II1-V化合物半导体基板。
[0055]在下面的说明中，将参考附图对从形成有多个发光器件的半导体基板上提取单个半导体件(半导体芯片)的方法进行说明。应当注意，附图中的比例或形状是为易于理解本发明特征而夸张了的，不一定与实际的器件的比例或形状相同。
[0056]实施例
[0057]图1是示出根据本发明实施例的半导体件制造工艺的实例的流程图。如图1所示，本实施例的半导体件制造方法包括:形成发光器件的工序(S100)，形成光阻(resist，又称为光致抗蚀剂或光刻胶)图案的工序(S102)，在半导体基板的正面上形成微细沟槽的工序(S104)，去除光阻图案的工序(S106)，将划片带附着到半导体基板的正面上的工序(S108)，从半导体基板的背面实施半划片的工序(S110)，用紫外线(UV)照射划片带且将扩展带附着到半导体基板的背面上的工序(S112)，去除划片带且用紫外线照射扩展带的工序(S114)，以及拾取半导体件(半导体芯片)以在电路板等上实施芯片安装(die mounting)的工序(S116)。在图2中的(A)至图2中的⑶以及图3中的(E)至图3中的⑴中所示的半导体基板的剖视图分别对应于步骤S100至S116的对应工序。
[0058]在形成发光器件的工序(S100)中，如图2中的㈧所示，多个发光器件100形成在由GaAs等制成的半导体基板W的正面上。发光器件100是表面发光半导体激光器、发光二极管、发光晶闸管等。在图中，显示出一个区域对应于发光器件100，但是一个发光器件100仅为一个个体化后的半导体件中所包含的元件的实例。因此，应当注意，在一个发光器件100的区域中可以包含多个发光器件或者另一电路元件以及一个发光器件。
[0059]图4是示出当完成发光器件形成工序时半导体基板W的实例的平面图。在图中，为易于说明，仅示出了位于中央部分中的发光器件100。在半导体基板W的正面上，多个发光器件100沿行列方向以矩阵形式布置。一个发光器件100的平面区域通常具有矩形形状，借助具有预定间隔S的由划线等限定的切割区域120，各个发光器件100以格形彼此间隔开。
[0060]如果完成了发光器件的形成，则在半导体基板W的正面上形成光阻图案(S102)。如图2中的⑶所示，对光阻图案130进行处理以使半导体基板W的正面上的由划线等限定的切割区域120露出。通过光刻工艺来实施光阻图案130的处理。
[0061]然后，在半导体基板W的正面上形成微细的沟槽(S104)。如图2中的(C)所示，利用光阻图案130作为掩模，在半导体基板W的正面上形成具有预定深度的微细沟槽(下文为易于描述，称为微细沟槽或正面侧的沟槽)140。这种沟槽可以通过各向异性蚀刻来形成，优选地通过作为各向异性干蚀法(活性离子蚀刻)的各向异性等离子蚀刻来形成。沟槽可以利用薄划片刀、各向同性蚀刻等来形成，但是优选的是使用各向异性干蚀法，这是因为与通过各向同性蚀刻形成正面侧的沟槽的情况相比能够形成窄的深沟槽，而且因为与使用划片刀的情况相比能够抑制在微细沟槽附近振动、应力等对发光器件100的影响。微细沟槽140的宽度Sa与形成在光阻图案130中的开口的宽度近似相同。微细沟槽140的宽度Sa为例如几微米至十几微米。此外，深度为例如约10 μπι至约100 μπι，其形成为至少比形成诸如发光器件等功能元件的深度大的深度。当通过常用划片刀来形成微细沟槽140时，切割区域120的间隔S增至40 μπι至60 μπι，作为划片刀的沟槽的宽度与反映切入(pitching)量的余留(margin)宽度的总和值。另一方面，当微细沟槽140通过半导体工艺来形成时，沟槽的宽度变窄，并且用于切割的余留宽度也会变得窄于当使用划片刀时的余留宽度。换言之，切割区域120的间隔S会减小，并且因此，发光器件能够以高密度布置在晶片上以增加所获得的半导体件的数量。在该实施例中，“正面侧”是指形成有诸如发光器件等功能元件的表面侧，“背面侧”是指与“正面侧”相反的表面侧。
[0062]然后，去除光阻图案(S106)。如图2中的(D)所示，如果从半导体基板的正面去除光阻图案130，则在正面上露出沿着切割区域120形成的微细沟槽140。后面将描述关于微细沟槽140的形状的细节。
[0063]然后，附着紫外线固化划片带(S108)。如图3中的(E)所示，将具有粘合剂层的划片带160附着到发光器件侧。然后，利用划片刀从基板的背面侧沿着微细沟槽140执行半划片(S110)。划片刀的定位可以使用如下方法:将红外照相机布置在基板的背面侧且允许基板透过红外线以间接地检测微细沟槽140的方法、将照相机布置在基板的正面侧且直接检测微细沟槽140的位置的方法、或其他已知的方法。通过这种定位，如图3中的(F)所示，利用划片刀执行半划片，使得在半导体基板的背侧形成沟槽170。沟槽170具有达到形成在半导体基板的正面上的微细沟槽140的深度。此处，微细沟槽140形成有比由划片刀形成的背面侧的沟槽170的宽度窄的宽度。这是因为，当微细沟槽140形成有比背面侧的沟槽170的宽度窄的宽度时，与仅使用划片刀来切割半导体基板的情况相比，能够增加从单个晶片上获得的半导体件的数量。如果能够从半导体基板的正面到其背面形成图2中的
(C)所示的几微米至十几微米的微细沟槽，则无需使用划片刀形成背面侧的沟槽，但是不易于形成具有这种深度的微细沟槽。因此，如图3中的(F)所示，组合了利用划片刀从背面进行的半划片。
[0064]然后，用紫外线(UV)照射划片带，并且附着扩展带(S112)。如图3中的(G)所示，用紫外线180来照射划片带160，从而使得粘合剂层固化。然后，将扩展带190附着到半导体基板的背面上。
[0065]然后，去除划片带，并且用紫外线来照射扩展带(S114)。如图3中的⑶所示，从半导体基板的正面去除划片带160。此外，用紫外线200来照射基板的背面上的扩展带190，从而使得粘合剂层固化。扩展带190的基材具有弹性。该扩展带扩展以增大发光器件之间的间距从而在切割后易于拾取个体化的半导体件。
[0066]然后，执行个体化后的半导体件的拾取和芯片安装(S116)。如图3中的(I)所示，从扩展带190拾取的半导体件210 (半导体芯片)借助诸如导电膏剂(诸如粘合剂或焊料)等固定部件220而安装到电路板230上。
[0067]接着，将描述关于使用划片刀进行半划片的细节。图5中的㈧是当如图3中的(F)所示利用划片刀来执行半划片时的剖视图。
[0068]如上所述，多个发光器件100形成在半导体基板W的正面上，并且借助具有间隔S的由划线等限定的切割区域120而彼此间隔开。具有宽度Sa的微细沟槽140通过各向异性干蚀法而形成在切割区域120中。另一方面，如图5中的(A)所示，划片刀300是一种绕轴线Q旋转的盘形的切割部件，并且具有与切口宽度为Sb的沟槽170对应的厚度。划片刀300沿与半导体基板W的背面平行的方向定位在半导体基板W之外。此外，通过使得划片刀300在与半导体基板W的背面垂直的方向Y上移动预定的距离，来在厚度方向上执行半导体基板W的定位，使得台阶部400具有期望的厚度T。此外，在定位之后使划片刀300旋转的状态下，划片刀300和半导体基板W中的至少一个沿与半导体基板W的背面平行的方向移动，从而在半导体基板W中形成沟槽170。因为切口宽度Sb大于微细沟槽140的宽度Sa，所以当沟槽170达到微细沟槽140时，宽度Sb和宽度Sa之间的差异在切割区域120中形成具有厚度T的形状为悬臂檐的台阶部400。如果划片刀300的中心和微细沟槽140的中心彼此完全匹配，则台阶部400在横向上的延伸长度是(Sb-Sa)/2。
[0069]A)末端