DE10147634B4

DE10147634B4 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE10147634B4
Application number: DE2001147634
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing.(FH) Egglhuber
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: DE10147634A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit folgenden Schritten:
– Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall,
– wobei der Einkristall beim Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und dabei in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge eindringt,
– wobei die Drahtgatter jeweils zueinander parallele Sägedrähte aufweisen und die Drahtgatter versetzt übereinander liegen,
– wobei die Sägedrähte der Drahtgatter zu Beginn des Eindringens zunächst schräg zueinander ausgerichtet sind ohne sich zu überkreuzen, und
– wobei mindestens ein Drahtgatter während des Eindringens gedreht wird, bis die Sägedrähte beider Drahtgatter zum Schluss des Abtrennens parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass zumindest eine der beiden Seiten der Halbleiterscheibe eine rotationssymmetrische, konvexe Wölbung erhält,
– eine Bearbeitung der abgetrennten, gewölbten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht.

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 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit folgenden Schritten.

Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall,

– wobei der Einkristall beim Abtennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und dabei in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge eindringt,
– wobei die Drahtgatter jeweils zueinander parallele Sägedrähte aufweisen und die Drahtgatter versetzt übereinander liegen,
– wobei die Sägedrähte der Drahtgatter zu Beginn des Eindringens zunächst schräg zueinander ausgerichtet sind ohne sich zu überkreuzen, und
– wobei mindestens ein Drahtgatter während des Eindringens gedreht wird, bis die Sägedrähte beider Drahtgatter zum Schluss des Abtrennens parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass zumindest eine der beiden Seiten der Halbleiterscheibe eine rotationssymmetrische, konvexe Wölbung erhält,

eine Bearbeitung der abgretrennten, gewölbten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht.

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 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 zweiten und dritten 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-19739966 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-19739966 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-19851070 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 und zweiten 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. Es 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 und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vom Einkristall diskusförmige Halbleiterscheiben abgetrennt, also Halbleiterscheiben mit zwei konvex gewölbten Seiten. Solche Halbleiterscheiben entstehen gemäß der zweiten 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 dritte 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.

1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil einer an sich bekannten Drahtsäge mit zwei Drahtgattern und einen Einkristall, der in die Drahtgatter eindringt;
2 zeigt die Drahtsäge gemäß 1 in Seitenansicht;
3 zeigt die Draufsicht auf die beiden Drahtgatter, wobei das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung betrachtet wird;
4 zeigt die Draufsicht auf das Drahtgatter, wobei das Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung betrachtet wird;
5 ist ein Ablaufschema einer bevorzugten Weiterverarbeitung der drahtgesägten Hableiterscheiben.
Die Drahtsäge gemäß 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 2 ist die Drahtsäge gemäß 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 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 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. 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 um aus einer Ebene ragen. Entsprechend gering sind auch die Winkel bei einer Schrägstellung der Sägedrähte.
Dies gilt sinngemäß auch für die Darstellung in 4, die sich auf die dritte 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 zu sätzliche Drehung wird mit dem Eindringen des Einkristalls in das Drahtgatter begonnen und mit dem Abtrennen der Halbleiterscheiben beendet.
In 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 (5b) und die freie Seite B parallel zur Unterlage eingeebnet (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 (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 (5d) wird dann vorzugsweise einer Behandlung unterworfen, die der Halbleiterscheibe im wesentlichen ebene und parallele Seiten verleiht (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

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit folgenden Schritten: – Abtrennen der Halbleiterscheibe von einem Einkristall, – wobei der Einkristall beim Abtrennen der Halbleiterscheibe um eine Längsachse rotiert und dabei in Sägedrähte zweier Drahtgatter einer Drahtsäge eindringt, – wobei die Drahtgatter jeweils zueinander parallele Sägedrähte aufweisen und die Drahtgatter versetzt übereinander liegen, – wobei die Sägedrähte der Drahtgatter zu Beginn des Eindringens zunächst schräg zueinander ausgerichtet sind ohne sich zu überkreuzen, und – wobei mindestens ein Drahtgatter während des Eindringens gedreht wird, bis die Sägedrähte beider Drahtgatter zum Schluss des Abtrennens parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass zumindest eine der beiden Seiten der Halbleiterscheibe eine rotationssymmetrische, konvexe Wölbung erhält, – eine Bearbeitung der abgetrennten, gewölbten Halbleiterscheibe, die der Halbleiterscheibe parallele, rotationssymmetrisch gewölbte Seiten verleiht.
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.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Wölbung der Seiten rechnergesteuert vorbestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen, rotationssymmetrisch gewölbten Seiten der Halbleiterscheibe durch Läppen oder Schleifen der Halbleiterscheibe erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.