DE10147634A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, umfassend das Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall und eine Bearbeitung der abgetrennten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht. Der Einkristall rotiert beim Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse und dringt in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge ein, von denen mindestens eines bewegt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dringt der um seine Längsachse rotierende Einkristall in ein Drahtgatter einer Drahtsäge ein, wobei das Drahtgatter oder der Einkristall senkrecht zur Längsachse des Einkristalls gedreht wird.
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, umfassend das Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall und eine Bearbeitung der abgetrennten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht.
- Ein solches Verfahren ist in der EP-580162 A1 bereits beschrieben worden. Es beruht auf der Beobachtung, dass Halbleiterscheiben mit ebenen und parallelen Seiten nach einer einseitigen Behandlung, beispielsweise nach dem Abscheiden einer epitaktischen Schicht auf einer Seite, rotationssymmetrisch verformt werden. Einer solchen unerwünschten Deformation der Halbleiterscheibe wird dadurch begegnet, dass zunächst eine Halbleiterscheibe mit parallelen Seiten bereitgestellt wird, die absichtlich rotationssymmetrisch gewölbt sind. Solche Halbleiterscheiben lassen sich später durch eine einseitige Behandlung in Halbleiterscheiben mit planparalleler Geometrie überführen. Die Halbleiterscheibe mit den rotationssymmetrisch gewölbten Seiten wird durch Schleifen der Seiten erzeugt, wobei die Schleifspindel beim Schleifen der ersten Seite zur Halbleiterscheibe geneigt und beim Schleifen der zweiten Seite senkrecht zur Halbleiterscheibe ausgerichtet ist.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Lösung bereitzustellen, die für die industrielle Massenproduktion besonders geeignet ist.
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, umfassend das Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall und eine Bearbeitung der abgetrennten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Einkristall beim Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und dabei in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge eindringt, von denen mindestens eines bewegt wird.
- Gegenstand der Erfindung ist ein auch ein Verfahren der genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Einkristall beim Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und dabei in Sägedrähte eines Drahtgatters einer Drahtsäge eindringt, wobei der Einkristall oder das Drahtgatter senkrecht zur Längsachse des Einkristalls gedreht wird, bis die Sägedrähte des Drahtgatters, die zunächst nicht senkrecht zur Längsachse des Einkristalls ausgerichtet sind, senkrecht zur Längsachse des Drahtgatters liegen.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht in einem ersten Arbeitsgang eine Vielzahl von Halbleiterscheiben herzustellen, die gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung eine ebene und eine konvex gewölbte Seite aufweisen und daher eine Dicke besitzen, die von der Mitte der Halbleiterscheibe zum Rand der Halbleiterscheibe abnimmt. Gemäß einer dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung entstehen zunächst diskusförmige Halbleiterscheiben, bei denen beide Seiten konvex gewölbt sind. Der Neigungswinkel der Wölbung kann unabhängig von der Ausführungsform der Erfindung präzise und rechnergesteuert eingestellt werden. Halbleiterscheiben mit einer ebenen und einer gewölbten Seite sind mit einer Drahtsäge herstellbar, die zwei voneinander beabstandete Drahtgatter zur Verfügung stellt, wobei mindestens eines der Drahtgatter drehbar oder in Bezug auf das andere Drahtgatter parallel verschiebbar ist. Drahtsägen, die dieses Kriterium erfüllen, sind beispielsweise in der DE-197 39 966 A1 beschrieben. Eine erfindungsgemäß einsetzbare Drahtsäge muß gewährleisten, dass der Einkristall beim Abtrennen der Halbleiterscheiben axial in Rotation versetzt werden kann. Dieses Kriterium erfüllen die in der DE-197 39 966 A1 beschriebenen Drahtsägen nicht, weshalb vorgeschlagen wird, den Vorschub der Drahtsägen so zu verändern, dass ein entsprechendes Rotieren des Einkristalls möglich ist. Es kann beispielsweise eine Einrichtung zum Halten und Rotieren des Werkstücks verwendet werden, die in der DE-198 51 070 A1 beschrieben ist. Die im ersten Arbeitsgang hergestellten Halbleiterscheiben können anschließend beispielsweise in einem Verfahren wie in der EP-580162 A1 beschrieben ist, parallele Seiten erhalten, die rotationssymmetrisch gewölbt sind. Diese sind geeignet, durch eine einseitige Behandlung in Halbleiterscheiben überführt zu werden, die parallele und ebene Seiten aufweisen.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform liegen die zwei Drahtgatter der Drahtsäge versetzt übereinander. Gemäß der ersten Ausführungsform, die bevorzugt ist, wird eines der Drahtgatter gedreht, während der Einkristall in die Sägedrähte beider Drahtgatter eindringt. Gemäß der zweiten, weniger bevorzugten Ausführungsform wird eines der Drahtgatter parallel zum anderen Drahtgatter verschoben. In beiden Fällen entstehen Halbleiterscheiben mit einer ebenen und einer konvex gewölbten Seite. Die Sägedrähte des bewegten Drahtgatters sind je nach Ausführungsform zu Beginn des Verfahrens unterschiedlich ausgerichtet. Gemäß der bevorzugten, ersten Ausführungsform liegen die Sägedrähte des bewegten Drahtgatters und die des nicht bewegten Drahtgatters in der Draufsicht auf die beiden Drahtgatter zunächst schräg zueinander und schließen einen bestimmten Winkel ein, überkreuzen sich jedoch nicht. Das bewegte Drahtgatter wird solange gedreht, bis die Sägedrähte beider Drahtgatter parallel ausgerichtet sind. Es wird mit dem Drehen des bewegten Drahtgatters begonnen, wenn der Einkristall in das bewegte Drahtgatter einzudringen beginnt, und die Drehbewegung in dem Augenblick abgeschlossen, in dem die Halbleiterscheiben vollständig oder nahezu vollständig abgetrennt worden sind. Der Winkel, den die Sägedrähte in Draufsicht auf die beiden Drahtgatter während der Drehbewegung des bewegten Drahtgatters einschließen, entspricht dem Steigungswinkel, den die Wölbung der gewölbten Seite der Halbleiterscheibe im betrachteten Augenblick besitzt. Die Änderung des Steigungswinkels und damit die Form der Wölbung kann rechnergesteuert vorbestimmt werden.
- Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung liegen die Sägedrähte des bewegten Drahtgatters und die des nicht bewegten Drahtgatters in der Draufsicht auf die beiden Drahtgatter zunächst parallel und versetzt zueinander. Das bewegte Drahtgatter wird parallel zum nicht bewegten Drahtgatter um eine Wegstrecke hin und zurück verschoben. Um Halbleiterscheiben mit symmetrischer Dickenverteilung zu erhalten, wird mit dem Verschieben des bewegten Drahtgatters begonnen, wenn der Einkristall in das bewegte Drahtgatter einzudringen beginnt, und die Bewegung in dem Augenblick abgeschlossen, in dem die Halbleiterscheiben vollständig abgetrennt worden sind. Da bei dieser Ausführungsform zur Hälfte auch Halbleiterscheiben entstehen, die nicht die gewünschte Wölbung aufweisen, ist sie weniger bevorzugt.
- Gemäß der dritten und vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vom Einkristall diskusförmige Halbleiterscheiben abgetrennt, also Halbleiterscheiben mit zwei konvex gewölbten Seiten. Solche Halbleiterscheiben entstehen gemäß der dritten Ausführungsform, wenn beide Drahtgatter der Drahtsäge gegeneinander gedreht werden, während der Einkristall in die Sägedrähte der Drahtgatter eindringt. Zu Beginn des Abtrennens der Halbleiterscheiben liegen die Sägedrähte eines Drahtgatters in der Draufsicht auf die Drahtgatter schräg zu den Sägedrähten des anderen Drahtgatters. Nach dem Drehen der Drahtgatter sind die Sägedrähte beider Drahtgatter parallel ausgerichtet.
- Die vierte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem nur ein Drahtgatter benötigt wird. Während des Abtrennens der Halbleiterscheiben wird entweder dieses Drahtgatter oder der axial rotierende Einkristall senkrecht zur Längsachse des Einkristalls gedreht, bis die Sägedrähte des Drahtgatters, die zunächst nicht senkrecht zur Längsachse des Einkristalls ausgerichtet sind, senkrecht zur Längsachse des Drahtgatters liegen. Auch hierbei entstehen Halbleiterscheiben mit beidseitiger konvexer Wölbung.
- Auf wesentliche Merkmale der Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren näher eingegangen.
- Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil einer an sich bekannten Drahtsäge mit zwei Drahtgattern und einen Einkristall, der in die Drahtgatter eindringt;
- Fig. 2 zeigt die Drahtsäge gemäß Fig. 1 in Seitenansicht;
- Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die beiden Drahtgatter, wobei das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung betrachtet wird;
- Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf das Drahtgatter, wobei das Verfahren gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung betrachtet wird;
- Fig. 5 ist ein Ablaufschema einer bevorzugten Weiterverarbeitung der drahtgesägten Hableiterscheiben.
- Die Drahtsäge gemäß Fig. 1 verfügt über zwei Paare 1 und 2 von Drahtführungsrollen. Zwischen jedem Paar befindet sich ein Drahtgatter aus Sägedraht. Die Drahtabschnitte eines Drahtgatters, die auch als Sägedrähte des Drahtgatters bezeichnet werden, liegen parallel zueinander. Die Sägedrähte des oberen 3 und des unteren 4 Drahtgatters sind in geringem Abstand übereinander angeordnet. Die Drahtführungsrollen 2 des unteren Drahtgatters können axial verschoben werden. Beim axialen Verschieben der Drahtführungsrollen in entgegengesetzte Richtungen führt das Drahtgatter eine Drehbewegung aus. Ein axiales Verschieben der Drahtführungsrollen in die gleiche Richtung bewirkt ein Verschieben des Drahtgatters parallel zum nicht bewegten Drahtgatter. Der rotierende Einkristall dringt während des Abtrennens der Halbleiterscheiben in beide Drahtgatter ein. Die Halbleiterscheiben sind vollständig abgetrennt, wenn der Einkristall 5 bis zu einer seinem Radius entsprechenden Strecke in das untere Drahtgatter eingedrungen ist. In Fig. 2 ist die Drahtsäge gemäß Fig. 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Darstellung zeigt deutlich die übereinanderliegenden Drahtgatter und dass sich die Sägedrähte des einen Drahtgatters und die des anderen Drahtgatters beim Laufen um die Drahtführungsrollen in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
- Um Halbleiterscheiben 6 zu erhalten, die die in Fig. 3 gezeigte Form besitzen, wird das untere Drahtgatter gemäß der ersten, bevorzugten Ausführungform der Erfindung vor dem Abtrennen der Halbleiterscheiben etwas gedreht, so dass die Sägedrähte 3 und 4 des oberen und des unteren Drahtgatters in der Draufsicht auf die Drahtgatter nicht mehr parallel, sondern in einem Winkel zueinander liegen. In Fig. 3 sind die schräg gestellten Sägedrähte 4 des bewegten Drahtgatters als durchgezogene Linien dargestellt. Während des Abtrennens der Halbleiterscheiben wird die Schrägstellung der Sägedrähte des unteren Drahtgatters rückgängig gemacht, indem das untere Drahtgatter kontinuierlich zurückgedreht wird, bis die Sägedrähte des oberen und des unteren Drahtgatters wieder parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Drehung des unteren Drahtgatters wird vorzugsweise in dem Moment abgeschlossen, in dem die Halbleiterscheiben vollständig abgetrennt werden. Fig. 3 zeigt in der Draufsicht auf die beiden Drahtgatter diese Situation. Die parallel ausgerichteten Sägedrähte des bewegten Drahtgatters sind gestrichelt gezeichnet. Die abgetrennten Halbleiterscheiben 6 besitzen eine ebene und eine rotationssymmetrisch gewölbte Seite und sind so angeordnet, dass sich gleichgeformte Seiten gegenüberliegen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Schrägstellung der Sägedrähte übertrieben dargestellt ist, um den Sachverhalt zu verdeutlichen. Erfindungsgemäß ist jedoch beabsichtigt, dass Halbleiterscheiben mit gewölbten Seiten entstehen, deren Wölbungen nicht mehr als 50 bis 100 µm aus einer Ebene ragen. Entsprechend gering sind auch die Winkel bei einer Schrägstellung der Sägedrähte.
- Dies gilt sinngemäß auch für die Darstellung in Fig. 4, die sich auf die vierte Ausführungsform der Erfindung bezieht. Man kann an Hand der Figur erkennen, dass Halbleiterscheiben mit zwei konvex gewölbten Seiten entstehen. Der Einkristall rotiert um seine Längsachse, während er in das Drahtgatter einer Drahtsäge eindringt. Zusätzlich zur axialen Rotation des Einkristalls wird entweder der Einkristall oder das Drahtgatter senkrecht zur Längsachse des Einkristalls gedreht. Die zusätzliche Drehung erfolgt bis die Sägedrähte des Drahtgatters, die zunächst nicht senkrecht zur Längsachse des Einkristalls ausgerichtet sind, senkrecht zur Längsachse des Drahtgatters liegen. Die zusätzliche Drehung wird mit dem Eindringen des Einkristalls in das Drahtgatter begonnen und mit dem Abtrennen der Halbleiterscheiben beendet.
- In Fig. 5 ist die Weiterverarbeitung der Halbleiterscheibe 6, die gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt wurde, skizziert. Um eine Halbleiterscheibe mit den gewünschten parallelen und rotationssymmetrisch gewölbten Seiten zu erzeugen, wird die drahtgesägte Halbleiterscheibe mit der gewölbten Seite A auf einer ebenen Unterlage, beispielsweise auf einem sogenannten Vakuumchuck, flächig fixiert (Fig. 5b) und die freie Seite B parallel zur Unterlage eingeebnet (Fig. 5c). Dies geschieht vorzugsweise durch Läppen oder Schleifen der einzuebnenden Seite. Wird die derartig bearbeitete Halbleiterscheibe von der Unterlage entfernt, entspannt sie sich und nimmt die gewünschte Form an (Fig. 5d).
- Halbleiterscheiben, die gemäß einer der anderen Ausführungsformen der Erfindung mit einer Drahtsäge von einem Einkristall abgetrennt worden sind, können ebenfalls auf diese Weise und mit dem gleichen Resultat bearbeitet werden.
- Eine Halbleiterscheibe mit parallelen, rotationssymmetrisch gewölben Seiten (Fig. 5d) wird dann vorzugsweise einer Behandlung unterworfen, die der Halbleiterscheibe im wesentlichen ebene und parallele Seiten verleiht (Fig. 5e). Dabei handelt es sich entweder um die Behandlung nur einer Seite der Halbleiterscheibe oder um die ungleiche Behandlung beider Seiten der Halbleiterscheibe. Bevorzugt umfaßt die Behandlung eine oder mehrere Operationen aus einer Gruppe, zu der das Beschichten, das Oxidieren, das Ätzen, das Implantieren von Fremdstoffen und das Erzeugen von Kristallgitter-Störungen gehören.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, umfassend
das Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall, eine
Bearbeitung der abgetrennten Halbleiterscheibe, die der
Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten
verleiht, dadurch gekennzeichnet, dass der Einkristall beim
Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und
dabei in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge
eindringt, von denen mindestens eines bewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Drahtgatter nicht bewegt wird und ein Drahtgatter gedreht wird,
bis die Sägedrähte dieses Drahtgatters, die zunächst schräg zu
den Sägedrähten des nicht bewegten Drahtgatters ausgerichtet
sind, parallel zu den Sägedrähten des nicht bewegten
Drahtgatters ausgerichtet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
beide Drahtgatter gedreht werden, bis die Sägedrähte der
Drahtgatter, die anfänglich schräg zueinander ausgerichtet
sind, parallel zueinander ausgerichtet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Drahtgatter nicht bewegt wird und ein Drahtgatter parallel zum
nicht bewegten Drahtgatter um eine Wegstrecke und zurück
verschoben wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, umfassend
das Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall, eine
Bearbeitung der abgetrennten Halbleiterscheibe, die der
Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten
verleiht, dadurch gekennzeichnet, dass der Einkristall beim
Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und
dabei in Sägedrähte eines Drahtgatters einer Drahtsäge
eindringt, wobei der Einkristall oder das Drahtgatter senkrecht
zur Längsachse des Einkristalls gedreht wird, bis die
Sägedrähte des Drahtgatters, die zunächst nicht senkrecht zur
Längsachse des Einkristalls ausgerichtet sind, senkrecht zur
Längsachse des Drahtgatters liegen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Form der Wölbung der Seiten rechnergesteuert
vorbestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die parallelen, rotationssymmetrisch gewölbten
Seiten der Halbleiterscheibe durch Läppen oder Schleifen der
Halbleiterscheibe erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die eine Seite der Halbleiterscheibe einer
Behandlung unterworfen wird, die ausgewählt ist aus einer Gruppe,
die das Beschichten, das Oxidieren, das Ätzen, das Implantieren
von Fremdstoffen und das Erzeugen von Kristallgitter-Störungen
umfasst, und die der Halbleiterscheibe im wesentlichen ebene
und parallele Seiten verleiht.
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- 2001-09-27 DE DE2001147634 patent/DE10147634B4/de not_active Expired - Fee Related
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