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Gebiet der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Spalten von Objekten,
die aus spröden
Materialien hergestellt sind, und insbesondere Verfahren zum Spalten
von aus spröden
Materialien hergestellten Halbleiterwafern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
sind Verfahren zum Schneiden und Spalten von Objekten bekannt, die
aus spröden
Materialien wie z. B. Glas, Saphir, Quarz, Silizium, Germanium,
Keramik, und vielen anderen, hergestellt sind. Eine wichtige industrielle
Anwendung des Schneidens von sprödem
Material ist die Halbleiterherstellung, bei der ein Halbleiterwafer
in viele getrennte, kleinere Stücke
zerteilt wird.
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Die
Verfahren zum Schneiden und Spalten von sprödem Material reichen vom herkömmlichen Sägen über das
Spalten mit mechanischer Kraft oder mit einem Anreiß-/Abrasivwerkzeug
bis zum thermischen Spalten mit oder ohne thermischen Schockprozess,
zur Laserablösung
oder umfassen eine beliebige Kombination davon.
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Die
US 2004/0251290 A1 beschreibt in ihrem einleitenden Abschnitt eine
Zusammenfassung von einigen der bekannten herkömmlichen Verfahren zum Spalten
von sprödem
Material bereit.
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Zu
den zahlreichen Einschränkungen
der herkömmlichen
Verfahren gehören
Ineffizienz und die geringe Qualität der mit diesen Verfahren
erhaltenen Kanten bzw. Ränder.
Um diese Gesichtspunkte zu verbessern, beschreibt die
EP 0 633 867 B1 ein Verfahren
zum Spalten von Körpern
aus nichtmetallischem sprödem
Material, wie z. B. Glas, durch Anritzen eines bestimmten Punktes
des Materials bis zu einer bestimmten Tiefe und nachfolgendes Spalten mittels
irgendeines Spaltverfahrens. Das Anritzen verursacht jedoch unvermeidbar
eine "anfängliche Kerbe" im Material. Obwohl
es zu einer erhöhten Spaltgeschwindigkeit
und zu einer Verbesserung der Ränderqualität führen soll,
erfordert dieses Verfahren dennoch eine "anfängliche
Kerbe" in dem Objekt
aus sprödem
Material am Beginn jedes Spaltens auszuführen, was untragbare Probleme
verursachen kann: z. B. sind bei bestimmten Anwendungen wie z. B. beim
Zerteilen von Halbleiterwafern viele solcher "anfängliche
Kerben" erforderlich,
da der Wafer sowohl in X- als auch in Y-Richtung geschnitten werden
soll. Dies ist sehr zeitaufwändig
und für
kleine Halbleiterplättchen
nicht praktikabel.
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Darüber hinaus
würden
aufgrund der erheblichen "anfänglichen
Kerbe" die Qualität der Kante(n) der
getrennten Waferstücke
oder letztendlich hergestellten Bauelemente leiden; außerdem würde(n) die Kante(n)
von niedriger Qualität
wiederum die Stücke oder
Bauelemente hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, wie z.
B. der Robustheit, und hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften
wie z. B. dem elektrischen Leckstrom, des Bauelements verschlechtern.
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Es
ist daher wünschenswert,
ein neues Verfahren zum Spalten von Objekten aus sprödem Material
bereitzustellen, das schnell ist, qualitativ hochwertige Kanten
für die
Enderzeugnisse produziert und wenig oder keinen Verlust mechanischer
und elektrischer Eigenschaften an den Enderzeugnissen hervorruft.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
oben erwähnten
Aufgaben sowie zusätzliche
technische Vorteile werden durch das Verfahren des Anspruchs 1 erreicht.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
offenbart.
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Das
neue Verfahren ist auf beliebige Objekte anwendbar, die entweder
aus einem einzigen spröden
Material oder einer Kombination von unterschiedlichen Materialien
hergestellt sind. Das Objekt ist vorzugsweise flach und weist zwei
flache Oberflächen
auf, die sich gegenüberliegen.
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Das
Verfahren ist insbesondere auf bearbeitete Halbleiterwafer anwendbar.
Dieser besteht typischerweise aus einem Substrat aus sprödem Material
mit verschiedenen zusätzlichen
Schichten wie z. B. Oxid, Metall, Siliziumglas, etc. Die durch Spalten
eines bearbeiteten Halbleiterwafers erhaltenen Erzeugnisse bezeichnet
man üblicherweise
als "Bauelemente" (devices) oder "Chips".
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Das
wesentliche Prinzip des neuen Verfahrens ist die Kombination von
Grabenätzen
mit einem beliebigen Schneid- oder Spaltverfahren für sprödes Material.
GEnauer gesagt ätzt
das neue Verfahren zuerst einen Graben oder eine Vielzahl von Gräben in mindestens
eine der beiden sich gegenüberliegenden
flachen Oberflächen
des Objekts, wodurch der Graben oder die Gräben eine Linie oder eine Vielzahl von
Linien auf der/den geätzten
Oberfläche(n)
definieren; anschließend
spaltet das Verfahren das Objekt in mindestens zwei Teile entlang
der definierten Linie(n) mittels eines beliebigen Spaltverfahrens
für sprödes Material.
Diese Verfahren umfassen das Spalten mit mechanischer Kraft, Anreiß-/Abrasions-verfahren,
thermisches Spalten mit oder ohne thermischen Schockprozess, Laserablösung, etc., sind
aber nicht darauf begrenzt. Die Kanten der getrennten Teile entsprechen
der/den definierten Linie(n), entlang derer das Spalten stattfindet.
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Bei
der vorliegenden Erfindung spielt das Grabenätzen eine sehr wichtige Rolle.
Das Ätzen entfernt
einen Teil des spröden
Materials entlang der durch den/die geätzten Gra ben/Gräben geschaffenen
Linie(n) und vermindert dadurch die Waferdicke entlang der Linie(n).
Verglichen mit Verfahren zum Spalten des Objekts ohne Grabenätzen vor
dem letztendlichen Spalten ermöglicht
diese Schwächung,
dass das letztendliche Spalten in vielen Richtungen durchgeführt wird,
einschließlich
des Kreuzens einer zuvor gespaltenen Linie und bei einer höheren Geschwindigkeit
mit besserer Kantenqualität und
mit verbesserter Kontrolle.
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Somit
bringt das Ätzen
von Gräben
in die Oberfläche(n)
eines Objekts aus sprödem
Material vor dem Spalten des Objekts der vorliegenden Erfindung
signifikante und wesentliche Vorteile gegenüber Verfahren des Standes der
Technik:
Erstens erspart die vorliegende Erfindung viel Zeit. Beim
Spalten des Objekts in mehrere Stücke muss das Verfahren des
Standes der Technik einen anfänglichen
Defekt zu Beginn jedes Schnittes erzeugen. Bei der vorliegenden
Erfindung kann eine Vielzahl von Gräben in derselben oder in unterschiedlichen
Richtungen gleichzeitig ausgebildet werden. Damit muss bei Beispielen
wie dem Zerteilen von Halbleiterwafern, wo ein Wafer üblicherweise
in kleine Stücke
sowohl in X- als auch in Y-Richtung zerteilt werden muss, die "anfängliche
Kerbe" exakt ausgeführt werden,
nicht nur am Waferrand in X-Richtung, sondern auch bei jedem Chip
in Y-Richtung. Dies ist sehr zeitaufwändig und kann soweit reichen,
dass es für
kleine Halbleiterplättchen
nicht möglich
ist. Somit ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung viel effizienter
als das Verfahren des Standes der Technik.
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Zweitens
schwächt
das Grabenätzen
das Substratmaterial in dem Bereich, in dem die Spaltung durchgeführt werden
soll. Dies reduziert die dem Substrat inhärente Neigung zur Spannung,
um die Spaltrichtung zu ändern,
z. B. in den Waferrandbereichen, und es ermöglicht ebenfalls das Spalten
des Objekts in anderen Richtungen als der Kristallausrichtung, was
für. mehr
Spaltoptionen sorgt. Z. B. kann der äußere Rand oder ein Ab schnitt
des Wafers entfernt werden. Dies hat wichtige Anwendungen für einige
Halbleiterherstellungsverfahren.
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Zum
dritten verbessert die vorliegende Erfindung die Qualität der erzeugten
Kante oder Kanten. Ätztechniken
erzeugen im Allgemeinen eine Kante, die frei von Belastungen oder
Fehlern ist und gute mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist.
Das Ätzen
wendet keine direkte Kraft auf das Material an, somit werden keine
Kristalllageveränderungen,
keine Kristalleffekte usw. oder andere mechanische Defekte wie z.
B. Mikrorisse gebildet. Darüber
hinaus ist die Ätztemperatur
auch relativ niedrig und ein Hochtemperaturschaden wird vermieden.
Z. B. ist im Fall des Siliziumplasmaätzens die Temperatur typischerweise
400 °C,
was weit unterhalb der Hochtemperaturprozesse (über 800 °C) liegt, die zu Verwerfunen,
Rekristallisationen und Reformation des Substrats führen können und
für Schäden an den Metallschichten
und Veränderungen
der Dotierprofile bewirken können.
Solche Defekte verursachen große Schwierigkeiten.
Im Fall von Glas oder Saphir wird die mechanische Stärke und
Robustheit verringert. Im Falle von Halbleitern werden nicht nur
die mechanische Stärke,
sondern auch die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt,
insbesondere kann der Lechstrom in erheblichem Maße erhöht werden.
Als solche ist die resultierende Kante, die mittels Grabenätzen und
bestimmten Spaltverfahren erzeugt wird, frei von Defekten und ist
den durch Verfahren des Standes der Technik hergestellten Kanten
mechanisch und elektrisch überlegen,
insbesondere denen, bei denen eine anfängliche Kerbe und hohe Temperaturen
verwendet werden.
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Viertens
führt die
verbesserte elektrische Leistung, die sich aus der vorliegenden
Erfindung ergibt, zu einem signifikanten weiteren Vorteil für elektrische
Bauelemente: Randabschlussstrukturen werden typischerweise bei Bauelemente
verwendet, um den fehlerhaften Rand mit schlechter Qualität von dem
praktisch fehlerfreien aktiven Bereich zu isolieren. Wenn der Rand
eine hohe Qualität
aufweist, kann die Größe der Randab schlussstrukturen
reduziert oder auf die Randabschlussstrukturen kann sogar verzichtet
werden. Dies kann den erforderlichen Platzbedarf für das Bauelement
in erheblichem Maße reduzieren
und dadurch die Anzahl der aus einem Wafer erhaltenen Bauelemente
in signifikanter Weise erhöhen.
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Der
fünfte
Vorteil besteht darin, dass als Ergebnis der verbesserten mechanischen
Randqualität,
die sich aus dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ergibt, die Robustheit dahingehend verbessert wird, dass
ein Bruch entweder während des
Spaltens oder danach bei der späteren
Verarbeitung ebenfalls reduziert wird, was zu einem verbesserten
Endertrag führt.
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Der
sechste Vorteil ist, dass die Gräben,
die in der/den Oberfläche(n)
des Objekts ausgebildet sind, in denen das Spalten stattfinden soll,
auch eine nützliche
sichtbare Ausrichtungshilfe für
die tatsächliche
Spaltung bilden. Im Ergebnis kann das Spalten leichter, schneller
und unter einer verbesserten Kontrolle durchgeführt werden, was sämtlich zu
einer Verbesserung bezüglich
Geschwindigkeit und Randqualität
am Ende des Spaltens beiträgt.
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Der
siebte Vorteil liegt darin, dass die vorliegende Erfindung zum Spalten
von dünnen
Materialien besser als die Verfahren des Standes der Technik verwendbar
ist. Jegliche "anfängliche
Kerbung" oder jeder
Prozess, der zu mechanischer Belastung führt wie z. B. hohe Temperatur,
kann in einer unkontrollierten Rissbildung und Bruch des Materials
resultieren. Z. B. werden bei Halbleitervorrichtungen "dünne Wafer" typischerweise unter 220 μm Dicke verarbeitet
und es wird in zunehmenden Maße
schwierig, solche Wafer zu schneiden, insbesondere unterhalb bei
Dicken von weniger als 100 μm.
Die vorliegende Erfindung kann als Ergebnis der bereits beschriebenen
Verarbeitungseigenschaften das Schneiden von solch dünnen Materialien
ermöglichen.
Anders als beim Verfahren des Standes der Technik, wo die "anfängliche
Kerbung" oder hohe
Tem peraturen die dünnen
Wafer brechen können,
ist das Grabenätzen
bei Halbleiterwafern eine entwickelte Technologie, die gut kontrolliert
und eingestellt werden kann, um nicht zu einem Brechen der dünnen Wafer
zu führen.
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Zu
guter Letzt sind bestimmte Sprödspalteverfahren
nicht geeignet, zusätzlich
die Metallisierungsschichten zu spalten, die sich auf den Vorder- oder
Rückseiten
des Materials befinden. Das Grabenätzen der vorliegenden Erfindung
kann diese Schichten durch schneiden, wodurch ein Verfahren bereitgestellt
wird, das gewisse Spaltverfahren ermöglicht, die sonst nicht möglich sind.
Z. B. wird bei Leistungshalbleitern die Rückseite häufig als Kontakt für das Bauelement
verwendet und es können
relativ hohe Ströme
fließen.
Dies erfordert ein Übereinanderschichten
von unterschiedlichen Metallen verschiedener Dicken, und die Schneidoperation
muss diese ohne Unterschneiden oder Erzeugen von mechanischer oder
chemischer Belastung trennen, was sonst zu einem Abschälen dieser
Metallisierungsschicht oder anderen derartigen Schwierigkeiten führen könnte. Die
vorliegende Erfindung erlaubt es, dass sowohl spröde als auch
nicht-spröde
Materialien als ein inhärentes
Merkmal der kombinierten Verfahrensschritte geschnitten werden.
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Zusammenfassend
bildet die Kombination der Grabenätztechnologie mit Spaltverfahren
von sprödem
Material bei dem Spaltverfahren von sprödem Material der vorliegenden
Erfindung ein wirksames Verfahren mit ausgezeichneter Leistung,
das viele Spaltoptionen ermöglicht,
qualitativ hochwertige Ränder
mit guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften erzeugt und
frei von Defekten ist, die man typischerweise beim mechanischen
Sägen oder bei
solchen Techniken des Standes der Technik erhält, bei denen eine "anfängliche
Kerbung" erforderlich
ist.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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Die
vorliegende Erfindung kann besser unter Bezugnahme auf die nachfolgenden
Figuren und Beschreibung verstanden werden. Die Elemente in den Figuren
sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu,
es liegt stattdessen die Betonung auf der Veranschaulichung der
Grundprinzipien der Erfindung. Darüber hinaus bezeichnen in den
Figuren gleiche Bezugsziffern die entsprechenden Teile in den unterschiedlichen
Darstellungen.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Objekts, das aus sprödem Material
besteht.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objekts, das unter
Verwendung einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespaltet wird.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objektes, das unter
Verwendung einer zweiten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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4.
ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objektes, das unter
Verwendung einer dritten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objektes, das unter
Verwendung einer vierten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objektes, das unter
Verwendung einer fünften
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Objektes, das unter
Verwendung einer sechsten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils des Objektes, das unter Verwendung
einer sechsten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Randes, der durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften aus sprödem Material
hergestellten Objekts. Das Objekt 10 kann aus einem einzigen
spröden
Material oder einer Kombination von verschiedenen Materialien wie
z. B. einem bearbeiteten Halbleiterwafer hergestellt sein, kann
aus einem spröden Substrat
und einer Anzahl von anderen Schichten, wie z. B. Oxid, Metall,
Siliziumglas, Siliziumnitrid, etc. bestehen. Das Objekt ist vorzugsweise
flach und weist zwei flache Oberflächen 11 und 12 auf,
die sich gegenüberliegen.
Ein spezielles Beispiel eines solchen Objekts ist ein bearbeiteter
Halbleiterwafer, der unter Verwendung von Silizium, Germanium oder
anderem bekannten Material hergestellt ist. Der Wafer weist zwei
Oberflächen
auf, die typischerweise Vorder- und Rückseite genannt werden, die
der oberen Oberfläche 11 bzw.
der unteren Oberfläche 12 in 1 entsprechen.
Typischerweise liegen sich diese beiden Oberflächen einander gegenüber mit
einem Abstand von typischerweise weniger als 250 μm (obwohl
Abstände
bis zu 500 μm
ebenfalls üblich
sind).
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Eine
erste Schicht 14 kann unterhalb der unteren Oberfläche 12 oder
der Rückseite
des Wafer ausgebildet sein. Des Weite ren kann eine zweite Schicht 13 oberhalb
der oberen Oberfläche 11 oder Vorderseite
des Wafers zusätzlich
zu beliebigen weiteren ausgebildeten Schichten vorhanden sein, die einen
Bestandteil des bearbeiten Waferobjekts 10 bilden können.
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Jede
der Schichten 13, 14 kann eine einzelne Metallisierungsschicht
oder Passivierungsschicht sein, oder kann eine Verbundschicht sein,
die mindestens eine Metallisierungs- und eine Passivierungsschicht
oder Isolationsschicht aufweist. Eine derartige Sandwichstruktur
von unterschiedlichen Schichten kann als Leitungsstruktur für Halbleiterbauelemente
dienen, die in den Chips/Scheiben integriert sind, die den Wafer
bilden.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das unter Verwendung einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese erste Ausführungsform
stellt ein Verfahren zum Spalten des Objekts in zwei getrennte Stücke bereit,
in dem zuerst ein Graben in eine Oberfläche des Objekts geätzt und
anschließend
ein Spaltverfahren auf das Objekt angewendet wird, um die Spaltung
zu vollenden.
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Im
Detail wird bei dieser Ausführungsform
in einem ersten Schritt ein Graben 25 in eine der beiden Oberflächen geätzt, hier
in die obere Oberfläche 11 des
Objekts 10, wodurch eine Linie 26 auf der Oberfläche 11 definiert
wird. Obwohl es keine zwingende Bedingung ist, kann es vorteilhaft
sein, dass die Linie 26 an einem Ende 27 der Oberfläche beginnt
und sich bis zu einem anderen Ende (nicht dargestellt) der Oberfläche erstreckt.
Die Tiefe des resultierenden Grabens ist mit H und dessen Breite
mit W gekennzeichnet.
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Eine
beliebige bekannte Ätztechnik
kann verwendet werden, um den Graben zu bilden. Im Falle des Zerteilens
von Halbleiterlasern kann beispielsweise ein fotolithografischer
Prozess verwendet werden, um die Position des Grabens zu definieren, der erzeugt
werden soll. Über
dem Wafer kann beispielsweise eine Maskenschicht ausgebildet sein,
um eine sich über
den Wafer erstreckende Linienöffnung über den
Wafer zu definieren. Der definierte Ort wird anschließend unter
Verwendung eines ausgewählten Ätzmittels
geätzt.
Es kann ein beliebiges bekanntes Ätzmittel verwendet werden,
z. B. ein Trockenätzmittel,
wie anisotropes trockenes Plasma, ein Nassätzmittel, wie z. B. eine nasse
Chemikalie, oder dergleichen. Eine Plasmatechnik zum Ätzen tiefer
Gräben kann
vorzuziehen sein, da sie einen tiefen Graben erzeugt, der gewisse
Vorteile bietet, wie nachfolgend erläutert wird. Aus den gleichen
Gründen
ist eine längere Ätzzeit einer
kürzeren
vorzuziehen. Das Grabenprofil ist typischerweise U-förmig, wie
in der Figur dargestellt, es sind jedoch andere Formen wie eine V-Form
oder eine Flaschenform ebenfalls möglich, je nach verwendeter
unterschiedlicher Ätztechnik
und angewendeten Ätzbedingungen.
Es sollte angemerkt werden, dass die Abmessung und das Profil des
resultierenden Grabens nicht von großem Belang sind, da es ausreichend
ist, wenn das Ätzen
eine Schwächung
des spröden
Materials in einem solchen Ausmaß verursacht, dass das finale
Spalten unter Verwendung von herkömmlichen Spaltverfahren von sprödem Material
möglich
ist. Dennoch ist ein tiefer und enger Graben, d. h. ein hohes Verhältnis von
Tiefe zu Breite (H:W), vorteilhaft, da es in einer hohen Abnahme
der Festigkeit des spröden
Materials resultiert, während
es die für
das letztendliche Spalten erforderlichen Breite minimiert. Ein hohes
Verhältnis von
Tiefe zu Breite der Gräben
ermöglicht
also ein effizientes Spalten und führt zu einer guten Randqualität (edge
quality) am Ende des Spaltens. Für
Halbleiterwafer bedeutet eine gute Ränderqualität auch gute mechanische und
elektrische Eigenschaften. Ein typisches hohes Verhältnis von
Tiefe zu Breite liegt bei 5:1 oder darüber. Dies Verhältnis entspricht
einer Grabentiefe von 5 μm
und einer Grabenbreite von 1 μm
bei einem Halbleiterwafer mit einer Standarddicke, wie 50 μm bis 200 μm, z. B.
100 μm.
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Nachdem
der Graben 25 geätzt
ist, wird das Objekt 10 in zwei Stücke 21 und 22 entlang
der Linie 26 gespalten unter Verwendung eines beliebigen Spaltverfahrens
von sprödem
Material, das im Stand der Technik bekann ist, wie z. B. Spalten
mit mechanischer Kraft, Anreiß-/Abrasionsverfahren,
thermisches Spalten mit oder ohne einen thermischen Schockprozess,
Laserablösung
(Ablation) usw. Wenn ein thermisches Spaltverfahren verwendet wird,
erstreckt sich der Bereich C des Objekts, der aufgeheizt wird, quer über den
Graben 25, wodurch sich ein Spalt 29 im Körper des
Objekts bildet. Der Spalt beginnt am Boden des Grabens und erstreckt sich
bis hin zur anderen Oberfläche,
hier 12, des Objekts. Sobald der Spalt 29 vollständig durch
das Objekt verläuft,
ist das Objekt in zwei Stücke
gespalten.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das unter Verwendung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese zweite Ausführungsform
stellt ein Verfahren zum Spalten des Objekts in zwei getrennte Stücke bereit,
indem zuerst ein Graben in eine Oberfläche des Objekts und anschließend ein
weiterer Graben in die gegenüberliegende
Oberfläche
des Objekts geätzt
wird, wobei der zweite Graben genau auf den ersten Graben ausgerichtet
ist, und indem schließlich
ein herkömmliches
Spaltverfahren für sprödes Material
auf das Objekt angewendet wird, um die Spaltung zu vollenden.
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Insbesondere
wird bei dieser Ausführungsform
am Anfang ein Graben 25 in eine der beiden Oberflächen, z.
B. die obere Oberfläche 11 des
Objekts 10 geätzt,
wodurch eine Linie 26 auf der Oberfläche 11 definiert wird.
Anschließend
wird ein weiterer Graben 25' in
die gegenüberliegende
Oberfläche 12 des
Objekts 10 geätzt.
Jede bekannte Ätztechnik, die
zuvor diskutiert wurde, kann verwendet werden, um die Gräben zu bilden.
Es ist jedoch wichtig, dass die beiden Gräben genau aufeinander ausgerichtet sind.
Schließlich
wird das Objekt 10 in zwei Stücke 21 und 22 entlang
der Linie 26 durch Verwendung eines beliebigen, im Stand
der Technik bekannten Spaltverfahrens für sprödes Material gespalten. Dieser
finale Spaltschritt bildet einen Spalt 29 im Körper des Objekts,
wobei der Spalt seinen Ursprung am Boden des ersten Grabens 25 hat
und sich zum Boden des zweiten Grabens 25' hin erstreckt. Selbstverständlich ist
ein Ausdehnen des Spalts in entgegengesetzter Richtung ebenfalls
möglich.
Sobald der Spalt 29 vollständig durch das Objekt verläuft, ist
das Objekt in zwei Stücke
gespalten.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das unter Verwendung einer dritten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese dritte Ausführungsform
bietet ein Verfahren zum Spalten des Objekts in mehr. als zwei getrennte
Stücke,
indem zuerst eine Vielzahl von parallelen Gräben in mindestens eine Oberfläche des
Objekts geätzt
wird, wodurch eine Vielzahl von Linien auf der Oberfläche definiert
werden, und indem anschließend
ein beliebiges herkömmliches
Spaltverfahren für
sprödes
Material auf das Objekt angewendet wird, um die Spaltung zu vervollständigen.
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Insbesondere
werden bei dieser Ausführungsform
am Anfang eine Vielzahl von Gräben 251 , 252 ,
..., 25n in mindestens eine der
beiden Oberflächen 11 und 12 des
Objekts 10 geätzt.
Es ist möglich, dass
alle Gräben
in eine Oberfläche
geätzt
werden, z. B. 11. Es ist ebenfalls möglich, einige der Gräben in eine
Oberfläche,
die anderen hingegen in die andere Oberfläche zu ätzen. Diese Gräben 251 , 252 ,
..., 25n können parallel geätzt werden.
Eine zuvor erläuterte
beliebige Ätztechnik
kann verwendet werden, um die Gräben
auszubilden. Diese Gräben 251 , 252 , ..., 25n definieren entsprechend eine Vielzahl
von Linien 261 , 262 ,
..., 26n auf der/den Oberfläche(n) 11. Jede
Linie entspringt an einem Ende der Oberfläche und erstreckt sich zum
anderen Ende der Oberfläche, obwohl
dies keine zwingende Bedingung ist. Nachdem die Gräben geätzt sind,
wird das Objekt in mehr als zwei Stücke, 21, 22, 23 usw.
entlang der Linien 261 , 262 , ..., 26n unter
Verwendung eines beliebigen, im Stand der Technik bekannten Spaltverfahrens
für sprödes Material
gespalten. Wie zuvor erläutert,
wird die Spaltung mit der Ausbildung und Ausdehnung von Spalten,
hier einer Vielzahl von Spalten 291 , 292 , ..., 29n im
Körper
des Objekts vollendet.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das unter Verwendung einer vierten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese vierte Ausführungsform
stellt ein Verfahren zum Spalten des Objekts in mehr als zwei getrennte
Stücke
bereit, indem anfänglich
eine erste Vielzahl von Gräben 251 , 252 ,
..., 25n (nur zwei sind in der
Figur dargestellt) parallel in eine Oberfläche, z. B. 11, des
Objekts geätzt
werden, wodurch eine erste Vielzahl von Linien 261 , 262 , ..., 26n parallel
auf der Oberfläche 11 definiert
werden, und indem anschließend
eine zweite Vielzahl von Gräben 351 , 352 ,
..., 35n (nur zwei sind in der
Figur dargestellt) parallel in die gleiche Oberfläche geätzt werden,
wodurch eine zweite Vielzahl von Linien 361 , 362 , ..., 36n parallel
auf der Oberfläche 11 definiert
werden. Diese beiden Vielzahlen von Linien kreuzen einander unter
einem dazwischen liegenden Winkel, der hier als α bezeichnet ist. α kann ein
beliebiger Wert größer als
0° sein. Z.
B. kann α 90° betragen,
womit die beiden Vielzahlen von Linien senkrecht aufeinander stehen.
Nachdem die Gräben
geätzt
sind, wird das Objekt in mehr als zwei Stücke, 21, 22, 23, 21', 22', 23', 21'', 22'', 23'' entlang der Linien 261 , 262 ,
..., 26n und 361 , 362 , ..., 36n unter
Verwendung eines beliebigen, im Stand der Technik bekannten Spaltverfahrens
für sprödes Material,
gespalten. Die Details hinsichtlich des Ätzens und des finalen Spaltens
sind ähnlich
zu den bei den früheren
Ausführungsformen
erläuterten.
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Diese
vierte Ausführungsform
des Verfahrens ist bei einigen Anwendungen insbesondere nützlich,
z. B. beim Zerteilen von Halbleiterwafern, wobei ein Wafer in viele
kleinere Teile sowohl entlang der X- als der Y-Achse geteilt werden
soll. In dieser Situation hat das Verfahren der vorliegenden Erfindung
einen entscheidenden Vorteil darin, dass es alle Schneidlinien in
einem einzigen Schritt definieren kann. Eine Maskenschicht kann
beispielsweise über dem
Wafer ausgebildet sein, um ein Netz über den Wafer zu definieren,
das die Positionen der vielen zu bildenden Gräben anzeigt; die definierten
Orte werden anschließend
gleichzeitig geätzt.
Damit können viele
Gräben
in einem einzigen Schritt gebildet werden. Diese Technik ist wesentlich
effizienter als das Verfahren des Standes der Technik, das dem Objekt eine
anfängliche
Kerbe beim Beginn jedes Schnittes zufügen muss.
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Obwohl
ein Winkel α von
90° beim
Schneiden von Halbleiterwafern besonders nützlich ist, kann α ebenso jeden
anderen Wert annehmen, um das Schneiden von Wafern in Richtungen
zu ermöglichen,
die nicht der Kristallausrichtung entsprechen. Dies kann bei gewissen
Anwendungen durchgeführt werden,
z. B. beim sogenannten „Wafer
Edge Trimming".
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das von einer fünften
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese Ausführungsform
ist identisch mit der vierten Ausführungsform, außer dass
während
des Grabenätzschrittes
eine dritte Vielzahl von Gräben 25'1 , 25'2 ,
..., 25'n (hier sind lediglich zwei dargestellt)
zusätzlich parallel
in die Oberfläche 12 des
Objekts geätzt
werden. Die dritte Vielzahl von Gräben wird genauausgerichtet
auf die erste Vielzahl von Gräben 251 , 252 ,
..., 25n entsprechend auf der gegenüberliegenden
Oberfläche 11 geätzt.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Objekts aus sprödem Material
zeigt, das unter Verwendung ei ner sechsten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Diese Ausführungsform
ist identisch mit der fünften
Ausführungsform,
außer
dass während
des Grabenätzschrittes
eine vierte Vielzahl von Gräben 35'1 , 35'2 ,
..., 35'n (hier sind lediglich zwei dargestellt) zusätzlich parallel
in derselben Oberfläche 12 wie
die dritte Vielzahl von Gräben 25'1 , 25'2 ,
..., 25'n (hier sind lediglich zwei dargestellt)
geätzt
wird. Diese vierte Vielzahl von Gräben wird genauausgerichtet
auf die zweite Vielzahl von Gräben 351 , 352 ,
..., 35n (hier sind lediglich zwei
dargestellt) entsprechend auf der gegenüberliegenden Oberfläche 11 geätzt.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Objekt aus sprödem Material darstellt, das
unter Verwendung einer sechsten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung gespalten wird. Wie zuvor erwähnt kann
ein Objekt aus sprödem
Material ein bearbeiteter Halbleiterwafer 10 mit einer Metallisierungs-
oder anderen Schicht(en) 13 oder 14 sein, die
entweder oberhalb der oberen Oberfläche 11 oder unterhalb
der unteren Oberfläche 12 ausgebildet
sind, oder das Objekt kann ein Wafer mit zwei oder mehr solchen
Metallisierungs- oder anderen Schicht(en) 13 und 14,
von denen eine Schicht 13 oberhalb der oberen Oberfläche 11 des
Wafers und die andere Schicht 14 unterhalb der unteren
Oberfläche 12 ausgebildet
ist, sein. Bei Anwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
auf einen derartigen Halbleiterwafer mit (einer) zusätzlichen
Metallisierungsschicht(en) wird der Ätzschritt beispielsweise durch
die Metallisierungsschicht(en) 13, 14 und weiter
in die Oberfläche(n)
direkt oberhalb und/oder unterhalb der geätzten Metallisierungsschicht(en) ätzen.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften durch das Verfahren
der vorliegenden Erfindung gebildeten Randes. In der Figur ist E
ein geätzter
Bestandteil des Randes, der durch den Ätzschritt gebildet wird. Insbesondere
ist der geätzte
Teil auf der linken Seite das Ergebnis eines U-förmigen Grabens,
der unter Verwendung eines trockenen Ätz mittels vom Typ anisotropes
trockenes Plasma gebildet sein kann. Der geätzte Bestandteil auf der rechten
Seite ist das Ergebnis eines V-förmigen
Grabens, der unter Verwendung eines Ätzmittels wie z. B. einer Nasschemikalie
gebildet sein kann. F ist der Abschnitt, der durch den finalen Spaltschritt
unter Verwendung eines beliebigen herkömmlichen Spaltverfahrens für sprödes Material
erzeugt wird. F ist im Wesentlichen eine gerade Linie.
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Die
mindestens eine durch Ätzen
ausgebildete Linie kann die Form eines geschlossenen Kreises (nicht
dargestellt) aufweisen. Dies ist insbesondere nützlich beim Wafer-Edge-Trimming.
In diesem Fall kehrt die Linie zu ihrem Ausgangspunkt zurück, und
der Wafer wird anschließend
entlang dieser Linie gespalten.