CN1168534A - 晶片的制法和用于该晶片制法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是将对晶块的构成成分显示高浸蚀特性的浸蚀气体，以分子流线形流动状态供给到晶块的切断预定部，使上述晶块的切断预定部由表面侧逐渐挥发除去，借此最终将切断预定部全部挥发除去，而切出晶片。按照此方法，可以大幅度减薄切断余量，并且可使作业环境保持清洁。而且能够得到平滑的切断面。
Description
本发明涉及晶片的制法和用于该晶片制法的装置。
各种半导体器件的制造中所使用的晶片，一般是将Si、GaAs等结晶块按一定间隔切断成板状体，再对其表面进行镜面研磨而获得。
在上述结晶块的切断中，历来是使用用于金属切削的金刚石片锯和钢丝锯，将高速旋转的金刚石片或高速振动的钢丝压接在晶块表面上，靠其冲击以物理的方式将晶块切断。
但是，上述切断方法，不是仅仅将金刚石片和钢丝吃入晶块的部分切除，甚至也使其周围变形、破坏，因此，作为切断余量，必须浪费掉相当厚度的晶块，存在不经济的问题。更具体地说，在上述切断方法中，为切出1枚晶片，例如约500μm厚度部分作为切断余量浪费掉，在切出500μm厚度的晶片的场合，就有晶块的约50％作为切断余量浪费掉。
另外，上述切断方法，因为在反复进行切断作业时发生工具卷刃和烧附，且切削味难闻，所以必须定期更换金刚石片和钢丝等，也存在需要费功夫的问题。
进而，上述切断方法，为赋予切削部冷却效果和润滑效果而喷射切削液，但该切削液和切削时产生的切屑向周围飞散，也有污染环境的问题。并且混合上述切屑的切削液，无论是回收供再利用，还是废弃除去，切屑和切削液的分离都不可缺少，也存在其操作烦杂的问题。
鉴于这样的情况，本发明的目的在于，提供在晶片切断时，材料浪费尽量少，而且在卫生的前提下不必花费烦杂功夫的优良的晶片制法和用于该晶片制法的装置。
为达到上述的目的，本发明权利要求1所述的发明是一种由结晶块获得晶片的方法，其特征在于，将对于上述结晶块的构成成分显示高浸蚀特性的浸蚀气体，以分子流线形流动状态供给到该结晶块的切断预定部，使上述结晶块的切断预定部由表面侧逐渐挥发除去，借此最终将切断预定部全部挥发除去，而切出晶片。
另外，本发明权利要求2所述的发明，是在上述权利要求1所述的发明中，特别使用由ClF3、NF3、CCl2F2、CF4、C2F6、C3F8、CHF3、CCl4、SF6、CCl3F和HCl构成的组中选择的至少一种气体作为上述浸蚀气体。
再有，本发明权利要求3所述的发明，是在上述权利要求1或2所述的发明中，在1-10-6托的压力环境下，向上述结晶块的切断预定部供给浸蚀气体。
另外，本发明权利要求4所述的发明，是在由结晶块获得晶片时使用的晶片制造装置，其特征在于，该装置具备：具有上述结晶块安装部和保持由上述结晶块切出的晶片的晶片保持装置的密闭式室、将上述室内进行真空排气的排气装置、以及将对该结晶块的构成成分显示高浸蚀特性的浸蚀气体以分子流线形流动状态供给到安装在上述室内的结晶块安装部的结晶块的切断预定部的浸蚀气体供给装置。
而本发明权利要求5所述的发明，是在上述权利要求4所述的发明中，上述结晶块是棱柱状，向着该棱柱状晶块的一个侧面，设置由数个狭缝平行形成的喷射器，从上述各狭缝同时喷射上述浸蚀气体，同时切出多枚晶片。
另外，结晶块的构成成分(例如硅原子)通过与浸蚀气体的气体原子或分子多次冲撞而发生化学反应，从结晶块的表面脱离，但是在本发明中，所谓“显示高浸蚀特性的浸蚀气体”是显示出达到使结晶块的构成成分脱离的气体原子或分子的冲撞次数比较少这样特性的气体，具体指的是冲撞次数在10次以内产生上述脱离的气体。与此相对，通常的浸蚀气体(BCl3、SiCl4、Br2等)，如果不重复数10-100次的冲撞，就不发生上述脱离，在二者之间具有大的特性差异。
接着说明本发明的实施方式。
首先，本发明作为对象的结晶块，可举出到目前为止作为晶片材料使用的许多种。例如可举出由Si、GaAs、SiO2、Si3N4、Al2O3等单晶，或多晶形成的结晶块。而且对晶块的形状也不作特别的限定，但通常形成圆柱状或棱柱状。
作为用于切断上述结晶块的浸蚀气体，必须使用对上述结晶块的构成成分显示高浸蚀特性的气体(以下简略为“高浸蚀气体”)。上述的所谓高浸蚀气体，如已经叙述的那样，是指与结晶块的构成成分冲撞，使构成成分进行浸蚀的概率为1/10以上的气体，例如可举出ClF3、NF3、CCl2F2、CF4、C2F6、C3F8、CHF3、CCl4、SF6、CCl3F、HCl等。但是，这些气体的浸蚀特性是受构成浸蚀对象的晶块材质所左右的，不一定是这些气体对哪种晶块都显示高浸蚀特性。另外，这些气体既可单独使用，也可作为2种以上的混合气体使用。附带说明，上述ClF3对硅原子的浸蚀速度。在大气压下100℃时是约50μm/min的非常快的速度。而且ClF3对硅原子的浸蚀概率，可由上述浸蚀速度和ClF3气体分子在硅原子上冲撞的次数(计算值)求出，其值约为1/2，成为非常大的值。
但是，上述高浸蚀气体在仅以其原样使用时，不能有效地除去应切断的狭小宽度，也就是说，在使用上述高浸蚀气体进行浸蚀时，气体分子以扩散的无规则状态冲撞晶块表面，因此如图3所示那样，浸蚀不仅向深度方向，而且也向横方向同时进行，结果不仅浸蚀了作为目的的部分，而且浸蚀到其周围的其余部分(将此称为负浸蚀)。
因此，在本发明中，将上述高浸蚀气体以使气体分子的平均自由行程变大的分子流线形流动状态供给到结晶块上，以抑制气体分子的扩散，借此，使上述负浸蚀达到最小限度，高效地进行晶片的切断。为获得上述分子流线形流动，在设定为1-10-6托真空度的压力环境下进行高浸蚀气体的供给是适宜的。
如上所述，将高浸蚀气体以分子流线形流动状态对着结晶块供给时，如图4所示，气体分子直线地冲撞晶块2的表面，该冲撞面例如以1/2的高概率被浸蚀，形成沟部1。而剩余1/2量的未反应气体以1/2的概率与沟部1的侧面反应而发生浸蚀，但相对于整体的比例则成为(1/2)×(1/2)＝1/4的概率，因此浸蚀量不那末多。而且伴随着沟部1的底面逐渐被浸蚀变深，弹回的气体分子碰撞侧面的位置也逐渐离向下方移动，因此侧面的浸蚀量成为几乎不成问题的少量。因而不会发生图3所示那样的广泛的负浸蚀，可在极有限的区域内进行深的浸蚀。
实施例
以下对实施例进行说明。
图1示出了适用于本发明由棱柱状结晶块2获得晶片的方法的装置的一个实施例。在该装置中，3是密闭式的室，在其内部设置的晶块安装部(未图示)上，可以以横倒状态保持棱柱状的结晶块2(以下称作“晶块”)。另外，还设置有保持由安装的晶块2切出的晶片的晶片保持装置(未图示)，以及将晶片取出到室3的外侧的取出装置(未图示)。
而且在上述室3的底面上，连接有将室3内进行真空排气的排气配管4，使室3内设定成适宜的真空度。
另外，导入晶块2切断用的高浸蚀气体的高浸蚀气体导入配管5，从上述室3的顶面外侧延伸到室3内，在该高浸蚀气体的导入配管5的前端，设有向晶块2的上面(作为棱柱被捉住是一个侧面)喷射高浸蚀气体的喷射器6。
再者，上述喷射器6的喷射口，如是图1的A-A’向视图的图2所示，以等间隔并排平行的多个狭缝7的方式形成。并且上述狭缝7的宽度t通常设定为10-100μm。另外，各狭缝7的间隔p设定为作为目的晶片厚度+α(切割余量部分)，通常设定为200-500μm。
使用上述装置，就可以例如像下述那样从晶块2进行晶片的切出。即，首先将由Si单晶构成的棱柱状的晶块2安装在室3内。接着由排气配管4进行真空排气，在使室3内成为1-10-6托程度的真空后，从高浸蚀气体导入配管5导入ClF3气体。
上述ClF3气体由喷射器6的各狭缝7，向着晶块2的上面，如箭头所示那样喷射。这时，由于室3内设定为高真空，上述ClF3气体的喷射流以分子流线形流动状态供给到晶块2的上面。因此上述ClF3不扩散，而是照其原样一直前进，仅冲撞到晶块2上面的与上述狭缝7相对的限定区域之上。并且在该区域中，是晶块2的构成成分的Si和ClF3气体按下式进行反应，使晶块2上面浸蚀成沟(参照图4)。
因而在晶块2的上面，以与狭缝7同样的间隔形成与狭缝7大致相同宽度的沟，该沟逐渐被削深，最终如图1中点划线所示，浸蚀除去切断预定部全部。借此同时切出多枚晶片。然后将切出的晶片取出到室3之外。
这样，使用上述装置，将高浸蚀气体(ClF3)以分子流线形流动状态由喷射器5的各狭缝7供给到晶块2上面，作为极有限宽度的沟挥发除去切断预定部，因此与过去的方法相比，能够大幅度地减薄切断余量，可将切断时的浪费抑制在最小限度。而且切断面的平滑性也优良。另外，因为不像以往那样有切削液和切屑的飞散，所以作业环境清洁卫生。而且不必更换工具，所以作业性也好。
另外，在上述实施例中，在喷射器6上设置多个狭缝7，以便同时切出多枚晶片，但也可在喷射器6的前端仅设一个狭缝，以便切断晶块2的一处。此时，由晶块2的端部进行上述切断，每完成一次切断，使喷射器6和晶块2相对移动每一枚晶片厚度的距离，就可进行连续的晶片切出。
另外，在上述实施例中，作为晶块2使用棱柱状，但晶块2的形状并不受此限制，即使是圆柱状的也没有障碍。
如上所述，本发明与过去的用物理的切削加工由晶块切出晶片相反，是将高浸蚀气体以分子流线形流动状态供给到晶块表面上，使上述高浸蚀气体的气体成分和晶块构成成分之间发生化学反应，借此挥发除去晶块的切断预定部，以进行晶片的切出。因面，按照本发明的方法，将高浸蚀气体限定在极狭小宽度内供给晶块表面，可以仅将供给高浸蚀气体的狭小范围内的晶块挥发除去，因此，与以往相比能够大幅度减薄切割余量，可将切断时的浪费抑制在最小限度。另外，因为不像以往有切削液和切屑的飞散，所以作业环境清洁卫生。而且因为不必更换工具，所以有作业性好的优点。再有，所得到的晶片的切断面与用以往切削的切断不同，其平滑性优良，因此还具有不需要表面研磨，或者以极短时间完成研磨作业的优点。而且，使用本发明的装置可以高效率地实施上述方法。
对附图的简要说明
图1是表示本发明的一个实施例装置的构成图。
图2是图1的A-A’向视图。
图3是通常的浸蚀方式的说明图。
图4是本发明中的浸蚀方式的说明图。
符号的说明
2 晶块
3 室
4 排气配管
5 高浸蚀气体导入配管
6 喷射器
7 狭缝
Claims (5)
1、晶片的制造方法，该方法是一种由结晶块获得晶片的方法，其特征在于，将对上述结晶块的构成成分显示高浸蚀特性的浸蚀气体，以分子流线形流动状态供给到该结晶块的切断预定部，使上述结晶块的切断预定部由表面侧逐渐挥发除去，借此最终将切断预定部全部挥发除去而切出晶片。
2、权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，上述浸蚀气体是由ClF3、NF3、CCl2F2、CF4、C2F6、C3F8、CHF3、CCl4、SF6、CCl3F和HCl构成的组中选择的至少一种气体。
3、权利要求1或2所述的晶片制造方法，其特征在于，在1-10-6托的压力环境下，向上述结晶块的切断预定部供给浸蚀气体。
4、晶片的制造装置，该装置是在由结晶块获得晶片时使用的晶片制造装置，其特征在于，该装置具备：具有上述结晶块安装部和保持由上述结晶块切出的晶片的晶片保持装置的密闭式室、将上述室内进行真空排气的排气装置、以及将对该结晶块的构成成分显示高浸蚀特性的浸蚀气体以分子流线形流动状态供给到安装在上述室内的结晶块安装部的结晶块的切断预定部的浸蚀气体供给装置。
5、权利要求4所述的晶片的制造装置，其特征在于，上述结晶块为棱柱状，向着该棱柱状晶块的一个侧面，设置数个狭缝平行形成的喷射器，由上述各狭缝同时喷射上述浸蚀气体，同时切出多枚晶片。
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