DE102017206401A1 - Verfahren zum bearbeiten eines sic-und wafers - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers umfasst einen Abziehebenenausbildungsschritt mit einem Bestrahlen des SiC-Wafers mit einem Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die SiC überträgt, um in einer Region des SiC-Wafers eine Abziehebene auszubilden, die einem Bauelementbereich einer ersten Fläche des SiC-Wafers entspricht, einen Bauelementausbildungsschritt mit einem Ausbilden einer Vielzahl von Bauelementen, die in dem Bauelementbereich der ersten Fläche durch eine Vielzahl sich schneidender projizierter Trennlinien abgegrenzt sind, einen Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut mit einem Ausbilden einer ringförmigen Nut von einer zweiten Fläche des SiC-Wafers aus, die der ersten Fläche gegenüberliegt, in einer Region des SiC-Wafers, die einem Grenzbereich zwischen dem Bauelementbereich und einem äußeren überschüssigen Umfangsbereich entspricht, der den Bauelementbereich umgibt, und einen Verdünnungsschritt mit einem Abziehen eines Abschnitts des SiC-Wafers, der radial innen zu der ringförmigen Nut positioniert ist, von der Abziehebene, die als Grenzfläche dient, um dadurch den Bauelementbereich zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich in einer Region der zweiten Fläche auszubilden, die dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich entspricht.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Siliziumkarbidwafers (SiC-Wafer) mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt, wobei die erste Fläche einen Bauelementbereich, wo eine Vielzahl von Bauelementen ausgebildet ist, und einen äußeren überschüssigen Umfangsbereich aufweist, der den Bauelementbereich umgibt.
  • Beschreibung des in Beziehung stehenden Stands der Technik
  • Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs) und Large Scale Integration Schaltkreise (LSI-Schaltkreise) etc., werden durch Aufbringen von Funktionsschichten auf der Stirnseite eines Si-Wafers, der aus Si (Silizium) hergestellt ist, und Abgrenzen der Funktionsschicht entlang projizierter Trennlinien hergestellt. Die Rückseite des Si-Wafers schließt auf der Stirnseite, wo Bauelemente ausgebildet sind, einen Bereich ein, der einem Bauelementbereich entspricht. Der Bereich auf der Rückseite des Si-Wafers wird durch eine Schleifvorrichtung mit einem drehbaren Schleifrad geschliffen, an dem Schleifsteine in einem ringförmigen Array bzw. Muster angeordnet sind, um dadurch den Bauelementbereich auf eine vorbestimmte Dicke zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich auf der Rückseite auszubilden, der einem äußeren überschüssigen Umfangsbereich an der Stirnseite entspricht, welche den Bauelementbereich umgibt. Dann wird der Si-Wafer durch eine Schneidvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung entlang der projizierten Trennlinien in einzelne Bauelemente aufgeteilt. Die Bauelemente werden in vielfältigen elektrischen Geräten, wie z. B. Mobiltelefonen und Personal Computern, etc. verwendet (siehe das japanische offengelegte Patent mit der Nummer 2007-19379 ).
  • Leistungsbauelemente oder Bauelemente, wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden (LEDs) etc. werden durch Aufbringen von Funktionsschichten auf der oberen Fläche eines aus SiC hergestellten SiC-Wafers und Abgrenzen der Funktionsschichten entlang projizierter Trennlinien hergestellt. Die Rückseite des SiC-Wafers schließt einen Bereich ein, der einem Bauelementbereich an der Stirnseite entspricht, wo Bauelemente ausgebildet sind. Der Bereich an der Rückseite des SiC-Wafers wird ebenso durch die oben angegebene Schleifvorrichtung geschliffen, um dadurch den Bauelementbereich auf eine vorbestimmte Dicke zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich an der Rückseite auszubilden, der einem äußeren überschüssigen Umfangsbereich an der Stirnseite entspricht, der den Bauelementbereich umgibt. Danach werden Sub-Bauelemente, wie zum Beispiel Elektroden etc., in Bereichen auf der Rückseite ausgebildet, die mit den jeweiligen Bauelementen korrespondieren. Der SiC-Wafer wird dann durch eine Schneidvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung entlang der projizierten Trennlinien in einzelne Bauelemente aufgeteilt. Die Bauelemente werden in vielfältigen elektrischen Geräten verwendet, wie zum Beispiel Mobiltelefonen, Personal Computern, Steuerungseinrichtungen für ein Automobil etc.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • SiC weist verglichen mit Si eine sehr hohe Mohs-Härte auf und stellt somit insofern ein Problem da, wenn ein Schleifrad die Rückseite eines SiC-Wafers schleift, da das Schleifrad wahrscheinlich zu einem großen Ausmaß abgenutzt wird, zum Beispiel in etwa vier oder fünf Mal stärker als das Ausmaß, zu dem der SiC-Wafer dadurch geschliffen wird. Daher ist dies nicht wirtschaftlich. Insbesondere wenn ein Schleifrad einen SiC-Wafer um eine Dicke von in etwa 100 μm schleift, wird das Schleifrad dann durch eine Dicke von in etwa 400 bis 500 μm abgenutzt. Wenn andererseits ein Schleifrad einen Si-Wafer um eine Dicke von in etwa 100 μm schleift, wird das Schleifrad dann durch eine Dicke von in etwa 0,1 μm abgenutzt. Wenn daher ein Schleifrad einen SiC-Wafer schleift, wird das Schleifrad, um in etwa 4000 bis 5000 Mal stärker abgenutzt, als wenn es einen Si-Wafer schleift.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers auf eine Weise bereitzustellen, sodass das Ausmaß, um das ein Schleifrad abgenutzt wird, wenn es den SiC-Wafer schleift, vermindert wird.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers bereitgestellt, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt, aufweist, wobei die erste Fläche einen Bauelementbereich, wo eine Vielzahl von Bauelementen ausgebildet ist, und einen äußeren überschüssigen Umfangsbereich aufweist, der den Bauelementbereich umgibt. Das Verfahren umfasst: einen Abziehebenenausbildungsschritt mit einem Positionieren des Brennpunkts eines gepulsten Laserstrahls, der, gesehen von dessen erster Fläche aus, in einer Region des SiC-Wafers, der dem Bauelementbereich entspricht, in einer Tiefe aufzubringen ist, die einer fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht, und beim Bewegen des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander, Bestrahlen des SiC-Wafers von der ersten Fläche oder der zweiten Fläche aus mit dem Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die SiC überträgt, um dadurch eine Vielzahl gerader Bereiche reduzierter Festigkeit auszubilden, von denen jeder eine modifizierte Schicht und Risse in der Region des SiC-Wafers aufweist, die dem Bauelementbereich entspricht, in der von dessen erster Fläche aus gesehenen Tiefe, die der fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht, um dadurch eine Abziehebene auszubilden, die von den geraden Bereichen reduzierter Festigkeit zusammen erzeugt wird; nach dem Ausführen des Abziehebenenausbildungsschritts einen Bauelementausbildungsschritt mit einem Ausbilden einer Vielzahl von Bauelementen, die durch eine Vielzahl sich schneidender projizierter Trennlinien in dem Bauelementbereich abgegrenzt sind; nach dem Ausführen des Bauelementausbildungsschritts einen Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut nahe der ersten Fläche mit einem Ausbilden einer ringförmigen Nut in einer Region des SiC-Wafers, die einem Grenzbereich zwischen dem Bauelementbereich und dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich entspricht, von der zweiten Fläche aus, was eine Schicht mit einer Dicke zurücklässt, die der fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht; nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine ringförmige Nut ein Verdünnungsschritt mit einem Abziehen eines Abschnitts des SiC-Wafers, der radial innen zu der ringförmigen Nut neben der zweiten Fläche positioniert ist, von der Abziehebene, die als Grenzfläche dient, um dadurch den Bauelementbereich des SiC-Wafers zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich in einer Region der zweiten Fläche auszubilden, die mit dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich korrespondiert; und einen Planarisierungsschritt mit einem Schleifen der Abziehebene des SiC-Wafers, die durch die ringförmigen Versteifungsbereiche umgeben wird, um dadurch die Abziehebene nach dem Ausführen des Verdünnungsschritts zu planarisieren.
  • Vorzugsweise schließt das Verfahren nach dem Ausführen des Planarisierungsschritts ferner einen Schritt mit einem Ausbilden von Sub-Bauelementen in Bereichen der planarisierten Abziehebene ein, die den jeweiligen Bauelementen entsprechen. Vorzugsweise weist der SiC-Wafer eine c-Achse auf, die in Bezug auf eine vertikale Achse geneigt ist, die sich senkrecht zu der ersten Fläche erstreckt. Der Ausbildungsschritt für eine Abziehebene schließt ein: einen Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit mit einem Bestrahlen des SiC-Wafers mit dem Laserstrahl, der die Wellenlänge aufweist, welche SiC überträgt, während eines Bewegens des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der die c-Achse geneigt ist, um dadurch die geraden Bereiche reduzierter Festigkeit auszubilden, die jeweils die modifizierte Schicht und die Risse aufweisen, die sich von der modifizierten Schicht entlang einer c-Ebene des SiC-Wafers erstrecken; und einen Einteilungsschritt mit einem Einteilungszuführmittel des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander um einen vorbestimmten Abstand in der Richtung, in der die c-Achse geneigt ist.
  • Bei dem Verfahren des Bearbeitens eines SiC-Wafers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Abschnitt des SiC-Wafers, der radial innen zu der ringförmigen Nut positioniert ist, von der Abziehebene abgezogen, die als Grenzfläche dient, um dadurch den Bauelementbereich des SiC-Wafers zu verdünnen. Dementsprechend kann der SiC-Wafer, ohne geschliffen zu werden, verdünnt werden. Darüber hinaus kann die Abziehebene des SiC-Wafers, die durch den ringförmigen Versteifungsbereich umgeben wird, mit einem wesentlich geringeren Ausmaß an Wafermaterial planarisiert werden, das abgeschliffen wird, als wenn der SiC-Wafer nur durch Schleifen verdünnt werden würde, sodass das Ausmaß des Materials, das von den Schleifsteinen abgenutzt wird, welche verwendet werden, um die Abziehebene zu schleifen, stark reduziert werden kann. Da die Bauelemente ausgebildet werden, nachdem die Abziehebene ausgebildet worden ist, sind die Bauelemente darüber hinaus nicht in Gefahr, durch das Anwenden eines Laserstrahls beschädigt zu werden.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung wird von einem Studium der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst hierdurch wird am besten verstanden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine Draufsicht eines SiC-Wafers;
  • 1B ist eine vordere Seitenansicht des SiC-Wafers;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise zeigt, mit der ein Ausbildungsschritt für eine Abziehebene an dem SiC-Wafer ausgeführt wird;
  • 3A ist eine Draufsicht des SiC-Wafers, bei dem eine Abziehebene ausgebildet worden ist;
  • 3B ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der 3A;
  • 3C ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in 3B gezeigten Abschnitts D;
  • 4 ist eine Draufsicht des SiC-Wafers, an dem Bauelemente ausgebildet worden sind;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise zeigt, mit der ein Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut an dem SiC-Wafer ausgeführt wird;
  • 6A ist eine perspektivische Ansicht des SiC-Wafers mit einer darin ausgebildeten ringförmigen Nut;
  • 6B ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Abschnitts des in 6A gezeigten SiC-Wafers;
  • 7A und 7B sind perspektivische Ansichten, welche die Weise zeigen, in der ein Verdünnungsschritt an dem SiC-Wafer ausgeführt wird; und
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise zeigt, mit der ein Planarisierungsschritt an dem SiC-Wafer ausgeführt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Ein Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1A und 1B zeigen einen scheibenförmigen hexagonalen SiC-Einkristallwafer 2, auf den hiernach als „Wafer 2” Bezug genommen wird, der eine Dicke von 700 μm und eine erste Fläche 4 und eine zweite Fläche 6 aufweist, die der ersten Fläche 4 gegenüberliegt. Die erste Fläche 4 schließt einen kreisförmigen Bauelementbereich 8, wo eine Vielzahl von Bauelementen auszubilden sind, und einen ringförmigen äußeren überschüssigen Umfangsbereich 10 ein, der den Bauelementbereich 8 umgibt. In 1A wird zur Veranschaulichung auf einen Grenzbereich 12 zwischen dem Bauelementbereich 8 und dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich 10 durch die strichpunktierte Linie hingewiesen. Tatsächlich gibt es keine solche Linie, welche auf den Grenzbereich 12 an dem Wafer 2 hinweist. Der Wafer 2 weist auch an seiner Umfangskante eine erste Ausrichtungsebene 14 und eine zweite Ausrichtungsebene 16 auf, welche auf Kristallrichtungen hinweisen. Die Länge L2 der zweiten Ausrichtungsebene 16 ist kleiner als die Länge L1 der ersten Ausrichtungsebene 14 (L2 < L1). Die erste Ausrichtungsebene 14 und die zweite Ausrichtungsebene 16 sind senkrecht zueinander. Der Wafer 2 weist eine vertikale Mittelachse 18 auf, die sich senkrecht zu der ersten Fläche 4 erstreckt. Der Wafer 2 weist zudem eine c-Achse (<0001>-Richtung), die in Bezug auf die vertikale Achse 18 in Richtung der zweiten Ausrichtungsebene 16 geneigt ist, d. h. in der Richtung, in der die c-Achse, wie durch den Pfeil A hingewiesen, geneigt ist, und einen Abweichungswinkel α auf, der zwischen einer c-Ebene ({0001}-Ebene) senkrecht zu der c-Achse und der ersten Fläche 4, welche der zweiten Ausrichtungsebene 16 gegenüberliegt, ausgebildet ist.
  • Bei dem Verfahren zum Bearbeiten eines SiC- und Wafers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird anfänglich ein Ausbildungsschritt für eine Abziehschicht an dem Wafer 2 ausgeführt. Der Ausbildungsschritt für eine Abziehebene wird unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung 20 ausgeführt, von der ein Teil in Figur zwei gezeigt wird. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 schließt einen Spanntisch 22 und einen Strahlkondensor 24 ein. Der Spanntisch 22 ist so eingerichtet, dass er ein Werkstück, typischerweise den Wafer 2, unter Saugkraft an seine obere Fläche anzieht. Der Spanntisch 22 ist, um dessen vertikale Achse durch ein nicht gezeigtes Drehmittel drehbar, in den X-Richtungen durch ein nicht gezeigtes X-Richtung-Bewegungsmittel bewegbar und in den Y-Richtungen durch ein nicht gezeigtes Y-Richtung-Bewegungsmittel bewegbar. Der Strahlkondensor 24 weist eine nicht gezeigte Kondensorlinse zum Sammeln eines gepulsten Laserstrahls, der von einem nicht gezeigten Oszillator für einen gepulsten Laserstrahl der Laserbearbeitungsvorrichtung 20 abgestrahlt wird, und zum Aufbringen des gesammelten gepulsten Laserstrahls auf das an dem Spanntisch 22 gehaltene Werkstück auf. Die X-Richtungen beziehen sich auf Richtungen, auf die in Figur zwei durch den Pfeil X hingewiesen wird, und die Y-Richtungen beziehen sich auf Richtungen, auf die in Figur zwei durch den Pfeil Y hingewiesen wird und die senkrecht zu den X-Richtungen sind. Die X- und Y-Richtungen definieren zusammen eine Ebene, die im Wesentlichen eine horizontale Ebene ist.
  • Bei dem Ausbildungsschritt für eine Abziehebene wird ein Schutzelement auf die erste Fläche 4 des Wafers 2 aufgebracht. Dann wird der Wafer 2 unter Saugkraft an die obere Fläche des Spanntischs 22 mit der ersten Fläche 4, an der das Schutzelement 26 aufgebracht worden ist, nach unten gerichtet angezogen. Dann werden das X-Richtung-Bewegungsmittel, das Y-Richtung-Bewegungsmittel und das Rotationsmittel betätigt, um den Spanntisch 22 zu bewegen und zu drehen, um die zweite Ausrichtungsebene 16 mit den X-Richtungen auszurichten und den Wafer 2 und den Strahlkondensor 24 miteinander in Ausrichtung zu positionieren. Im Allgemeinen ist die zweite Ausrichtungsebene 16 senkrecht zu der Richtung A ausgebildet, in der die c-Achse geneigt ist. Wenn die zweite Ausrichtungsebene 16 mit den X-Richtungen ausgerichtet ist, wird daher die Richtung A, in der die c-Achse geneigt ist, senkrecht zu den X-Richtungen angeordnet und mit den Y-Richtungen ausgerichtet. Dann wird in einer Region in dem Wafer 2, die dem Bauelementbereich 8 entspricht, der Brennpunkt eines von dem Strahlkondensor 24 abzustrahlenden gepulsten Laserstrahls in einer Tiefe in dem Bauelementbereich 8 positioniert, die, gesehen von der ersten Fläche 4 aus, einer fertiggestellten Dicke des Wafers 2 entspricht. Dann wird ein Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit an dem Wafer 2 ausgeführt. Während der Spanntisch 22 durch das X-Richtung-Bewegungsmittel mit einer vorbestimmten Bearbeitungszuführgeschwindigkeit in einer der X-Richtungen bewegt wird, d. h. einer Richtung senkrecht zu der Richtung A, in der die c-Achse geneigt ist, bestrahlt der Strahlkondensor 24 bei dem Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit, wie in 2 gezeigt, den Wafer 2 von der zweiten Fläche 6 aus mit einem gepulsten Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die SiC überträgt, um dadurch einen geraden Bereich reduzierter Festigkeit 28 (siehe 3A und 3C) in der Region in dem Wafer 2 auszubilden, die dem Bauelementbereich 8 entspricht. Auf den Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit folgt dann ein Einteilungsschritt. Bei dem Einteilungsschritt wird der Spanntisch 22 durch das Y-Richtung-Bewegungsmittel um einen vorbestimmten Abstand in einer der Y-Richtungen, d. h. in der Richtung A, in der die c-Achse geneigt ist, einteilungszugeführt bzw. weiterbewegt. Danach werden der Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit und der Einteilungsschritt wiederholt abwechselnd ausgeführt, um dadurch in dem Wafer 2 eine Vielzahl paralleler gerader Bereiche reduzierter Festigkeit 28 auszubilden, die, wie in 3A gezeigt, mit vorbestimmten Abständen entlang der Richtung A, in der die c-Achse geneigt ist, beabstandet sind. Die geraden Bereiche reduzierter Festigkeit 28 bilden zusammen in der Region des Wafers 2 in der von der ersten Fläche 4 aus gesehenen Tiefe, die der fertiggestellten Dicke des Wafers 2 entspricht, eine Abziehebene 34 aus, die dem Bauelementbereich 8 entspricht. Der Ausbildungsschritt für eine Abziehebene kann unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt werden:
    Laserstrahlwellenlänge: 1064 nm
    Wiederholfrequenz: 80 kHz
    Durchschnittliche Ausgabeleistung: 3,2 W
    Pulsdauer: 4 ns
    Brennpunktdurchmesser: 10 μm
    Numerische Blende der Kondensorlinse (NA): 0,45.
    Einteilungsabstand: 500 μm.
  • Wie in 3C gezeigt, schließt jeder der geraden Bereiche reduzierter Festigkeit 28 eine modifizierte Schicht 30, die eine Region ist, wo Si und C voneinander getrennt sind, und Risse 32 ein. Da die geraden Bereiche reduzierter Festigkeit 28 senkrecht zu der Richtung A sind, in der die c-Achse geneigt ist, und in der gleichen Tiefe ausgebildet sind, sind die modifizierten Schichten 30 der geraden Bereiche reduzierter Festigkeit 28 in der gleichen c-Ebene positioniert. Wenn die modifizierte Schicht 30 ausgebildet wird, breiten sich die Risse 32 von der modifizierten Schicht 30 entlang der c-Ebene auf beiden Seiten der modifizierten Schicht 30 aus. Die Länge des Risses 32, der sich auf einer Seite jeder modifizierten Schicht 30 ausbreitet, ist in etwa 250 μm und folglich ist die Länge Lc der Risse 32 auf beiden Seiten der modifizierten Schicht 30 in etwa 500 μm. Wenn der Einteilungsabstand Li in den Y-Richtungen daher, wie oben bei dem Ausbildungsschritt für eine Abziehebene beschrieben, in etwa 500 μm ist, wird eine Abziehebene 34, die mit den modifizierten Schichten 30 und den Rissen 32 aufgebaut ist, in dem Wafer 2 in einer Tiefe ausgebildet, die der fertiggestellten Dicke des Wafers 2, gesehen von der ersten Fläche 4 aus, entspricht.
  • Auf den Ausbildungsschritt für eine Abziehebene folgt ein Bauelementausbildungsschritt. Bei dem Bauelementausbildungsschritt wird als erstes das Schutzelement 26 von der ersten Fläche 4 abgezogen. Dann werden Funktionsschichten an dem Bauelementbereich 8 der ersten Fläche 4 aufgebracht, die eine Vielzahl von Bauelementen 36 daran ausbilden. Wie in 4 gezeigt, sind die Bauelemente 36 durch ein Gitter sich schneidender projizierter Trennlinien 38 begrenzt, bei dem Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung besteht keine Gefahr, dass die Bauelemente 36 durch das Aufbringen eines Laserstrahls beschädigt werden, da der Bauelementausbildungsschritt nach dem Ausbildungsschritt für eine Abziehebene ausgeführt wird.
  • Auf den Bauelementausbildungsschritt folgend wird dann ein Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut ausgeführt. Der Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut kann unter Verwendung einer Schneidvorrichtung 40 ausgeführt werden, von der ein Teil in 5 gezeigt wird. Die Schneidvorrichtung 40 schließt einen Spanntisch 42 und ein Schneidmittel 44 ein. Der Spanntisch 42, der eingerichtet ist, ein Werkstück, typischerweise den Wafer 2, unter Saugkraft an seine obere Fläche anzuziehen, ist, um dessen vertikale Achse durch ein nicht gezeigtes Rotiermittel drehbar. Das Schneidmittel 44 schließt ein hohles zylindrisches Spindelgehäuse 46, das sich im Wesentlichen horizontal erstreckt, und eine nicht gezeigte zylindrische Spindel ein, die in dem Spindelgehäuse 46 aufgenommen ist, und um dessen im Wesentlichen horizontale Achse drehbar ist. Die Spindel weist ein proximales Ende, das mit einem nicht gezeigten Motor gekoppelt ist, und ein distales Ende auf, an dem eine ringförmige Schneidklinge 48 befestigt ist. Die Schneidklinge 48 weist einen oberen Abschnitt auf, der mit einer Klingenabdeckung 50 bedeckt ist.
  • Bei dem Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut wird zunächst ein Schutzelement 51 auf die erste Fläche 4 des Wafers 2 aufgebracht, auf der die Bauelemente 36 ausgebildet worden sind. Dann wird der Wafer 2 unter Saugkraft an die obere Fläche des Spanntischs 42 mit der ersten Fläche 4, an die das Schutzelement 51 aufgebracht worden ist, nach unten gerichtet unter Saugkraft angezogen. Dann werden die Spindel und damit die Schneidklinge 48 in der durch den Pfeil B in 5 angedeuteten Richtung durch den Motor gedreht. Der Spanntisch 42 wird gesehen von oben durch das Rotiermittel im Uhrzeigersinn gedreht. Danach wird das Spindelgehäuse 46 durch ein nicht gezeigtes vertikales Bewegungsmittel abgesenkt, was verursacht, dass die Schneidkante der Schneidklinge 48 von der zweiten Fläche 6 aus in die Region des Wafers 2 schneidet, die dem Grenzbereich 12 zwischen dem Bauelementbereich 8 und dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich 10 an der ersten Fläche 4 entspricht. Folglich wird, wie in den 5, 6A und 6B gezeigt, eine ringförmige Nut 52 in einer Region des Wafers 2 ausgebildet, die dem Grenzbereich 12 zwischen dem Bauelementbereich 8 und dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich 10 entspricht. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform endet die ringförmige Nut 52, wie in 6B gezeigt, in vertikaler Richtung kurz vor der ersten Fläche 4, was nahe der ersten Fläche 4 eine Waferschicht mit einer Dicke T von beispielsweise 50 μm übrig lässt, die der fertiggestellten Dicke des Wafers 2 entspricht.
  • Auf den Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut folgt ein Verdünnungsschritt. Der Verdünnungsschritt kann unter Verwendung einer Abziehrichtung 54 ausgeführt werden, von der ein Teil in den 7A und 7B gezeigt wird. Die Abziehvorrichtung 54 schließt einen Spanntisch 56 und ein Abziehmittel 58 ein. Der Spanntisch 56 ist eingerichtet, ein Werkstück, typischerweise den Wafer 2, unter Saugkraft an seine obere Fläche anzuziehen. Das Abziehmittel 58 schließt einen Arm 60, der sich im Wesentlichen horizontal erstreckt, und einen Motor 62 ein, der an dem distalen Ende des Arms 60 montiert ist. Ein scheibenförmiges Saugelement 64 ist mit der unteren Fläche des Motors 62 für eine Drehung um eine vertikale Achse gekoppelt. Das Saugelement 64 nimmt darin ein nicht gezeigtes Ultraschallschwingungsaufbringmittel zum Aufbringen von Ultraschallschwingungen auf die untere Fläche des Saugelements 64 auf.
  • Bei dem Verdünnungsschritt wird der Wafer 2 unter Saugkraft an die obere Fläche des Spanntischs 56 mit der ersten Fläche 4, auf die das Schutzelement 51 aufgebracht worden ist, nach unten gerichtet angezogen. Dann wird der Arm 60 durch ein nicht gezeigtes Vertikalbewegungsmittel abgesenkt und die zweite Fläche 6 des Wafers 2, die zu der ringförmigen Nut 52 radial innen liegt, wird unter Saugkraft an das Saugelement 64 angezogen. Danach wird das Ultraschallschwingungsaufbringmittel betätigt, um Ultraschallschwingungen auf die untere Fläche des Saugelements 64 aufzubringen, und der Motor 62 wird unter Strom gesetzt, um das Saugelement 64 um seine eigene Achse zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Abschnitt 68 des Wafers 2, der neben der zweiten Fläche 6 radial innen zu der ringförmigen Nut 52 positioniert ist und an das Saugelement 64 angezogen wird, von der Abziehebene 34 abgezogen, die als Grenzfläche dient, um dadurch den Bauelementbereich 8 des Wafers 2 zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich 70 an einer Region der zweiten Fläche 6 auszubilden, die dem äußeren überschüssigen Randbereich 10 entspricht. Dementsprechend kann der Wafer 2 verdünnt werden, ohne geschliffen zu werden.
  • Dann wird nach dem Verdünnungsschritt ein Planarisierungsschritt ausgeführt. Der Planarisierungsschritt kann unter Verwendung einer Schleifvorrichtung 72 ausgeführt werden, von der ein Teil in 8 gezeigt wird. Die Schleifvorrichtung 72 schließt einen Spanntisch 74 und ein Schleifmittel 76 ein. Der Spanntisch 74, der eingerichtet ist, ein Werkstück, typischerweise den Wafer 2, unter Saugkraft an seine obere Fläche anzuziehen, ist um dessen vertikale Achse durch ein nicht gezeigtes Rotationsmittel drehbar. Das Schleifmittel 76 schließt eine vertikale zylindrische Spindel 78, die mit einem nicht gezeigten Motor gekoppelt ist, und eine scheibenförmige Radhalterung 80 ein, die an dem unteren Ende der Spindel 78 befestigt ist. Ein ringförmiges Schleifrad 84 ist durch Bolzen 82 an der unteren Fläche der Radhalterung 80 befestigt. Eine Vielzahl von Schleifsteinen 86, die als ringförmiger Array angeordnet sind und in Umfangsrichtung mit Abständen beabstandet sind, sind an der unteren Fläche des ringförmigen Schleifrads 84 befestigt. Wie in 8 gezeigt, sind die Spindel 78 und somit das Schleifrad 84 um eine vertikale Achse drehbar, die radial zu der vertikalen Achse verlagert ist, um die der Spanntisch 74 drehbar ist. Die ringförmige Anordnung der Schleifsteine 86 definiert einen Kreis, dessen Durchmesser im Wesentlichen der gleiche wie der Radius des Bauelementbereichs 8 des Wafers 2 ist.
  • Bei dem Planarisierungsschritt ist der Wafer 2 mit der Abziehebene 34 nach oben exponiert und wird, durch den ringförmigen Versteifungsbereich 70 umgeben, unter Saugkraft an die obere Fläche des Spanntischs 74 mit der ersten Fläche 4, auf die das Schutzelement 51 aufgebracht worden ist, nach unten gerichtet angezogen. Dann wird die Spindel 78 von oben gesehen durch den Motor gegen den Uhrzeigersinn mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von zum Beispiel 6000 Umdrehungen/min gedreht. Der Spanntisch 74 wird von oben gesehen durch das Rotationsmittel mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von zum Beispiel 300 Umdrehungen/min gedreht. Dann wird die Spindel 78 durch ein nicht gezeigtes Vertikalbewegungsmittel abgesenkt, was die Schleifsteine 86 mit der Abziehebene 34 des Wafers 2 in Kontakt bringt. Nachdem in Kontakt Bringen der Schleifsteine 86 mit der Abziehebene 34, senkt das Vertikalbewegungsmittel die Spindel 78 mit einer vorbestimmten Schleifgeschwindigkeit von beispielsweise 0,1 μm/s ab, um dadurch die Abziehebene 34 zu planarisieren. Die Abziehebene 34 kann zu einer gewünschten flachen Fläche geschliffen werden, wenn auf eine Tiefe in einem Bereich von in etwa 1 bis 5 μm geschliffen wird, und die Schleifsteine 86 werden durch dieses Schleifen der Abziehebene 34 um eine Dicke in einem Bereich von in etwa 4 bis 25 μm abgenutzt. Wenn ein Wafer 2 mit einer Dicke von 700 μm nur durch Schleifen mit den Schleifsteinen 86 auf eine Dicke von 50 μm verdünnt werden würde, würden die Schleifsteine 86 um eine Dicke in einem Bereich von in etwa 2,6 bis 3,3 mm abgenutzt. Daher kann die Abziehebene 34 des Wafers 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform mit einem wesentlich geringeren Ausmaß von abgeschliffenem Wafermaterial a realisiert werden, als wenn der Wafer 2 nur durch Schleifen verdünnt werden würde, sodass die Menge an von den Schleifsteinen 86 abgenutztem Material stark reduziert werden kann. Nach dem Planarisierungsschritt werden Sub-Bauelemente, wie zum Beispiel Elektroden etc., in Bereichen der planarisierten Abziehebene 34 ausgebildet, die den jeweiligen Bauelementen 36 entsprechen.
  • In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen veranschaulichten Ausführungsform bestrahlt der Strahlkondensor 24 während des Ausbildungsschritts einer Abziehebene den Wafer 2 mit dem gepulsten Laserstrahl von der zweiten Fläche 6 des Wafers 2 aus. Allerdings kann der Strahlkondensor 24 den Wafer 2 während des Ausbildungsschritts für eine Abziehebene mit den gepulsten Laserstrahl von der ersten Fläche 4 des Wafers 2 bestrahlen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert und sämtliche Veränderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind somit durch die Erfindung einbezogen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007-19379 [0002]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers, der eine erste Fläche und eine zweite der ersten Fläche gegenüberliegende Fläche aufweist, wobei die erste Fläche einen Bauelementbereich, wo eine Vielzahl von Bauelementen ausgebildet werden, und einen äußeren überschüssigen Umfangsbereich aufweist, der den Bauelementbereich umgibt, wobei das Verfahren umfasst: einen Abziehebenenausbildungsschritt mit einem Positionieren des Brennpunkts eines aufzubringenden gepulsten Laserstrahls in einer Region des SiC-Wafers, die dem Bauelementbereich entspricht, in einer Tiefe, die, gesehen von dessen erster Fläche, einer fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht, und bei einem Bewegen des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander, Bestrahlen des SiC-Wafers mit dem Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die SiC überträgt, von der ersten Fläche oder der zweiten Fläche aus in der Tiefe, die gesehen von dessen erster Fläche der fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht, um dadurch eine Vielzahl gerader Bereiche reduzierter Festigkeit auszubilden, die jeweils eine modifizierte Schicht und Risse in der Region des SiC-Wafers aufweisen, die dem Bauelementbereich entspricht, um dadurch eine Abziehebene auszubilden, die zusammen durch die geraden Bereiche reduzierter Festigkeit aufgebaut wird; nach dem Ausführen des Abziehebenenausbildungsschritts einen Bauelementausbildungsschritt mit einem Ausbilden einer Vielzahl von Bauelementen, die durch eine Vielzahl sich schneidender projizierter Trennlinien in dem Bauelementbereich begrenzt werden; nach dem Ausführen des Bauelementausbildungsschritts einen Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut mit einem Ausbilden einer ringförmigen Nut von der zweiten Fläche aus in einer Region des SiC-Wafers, die einem Grenzbereich zwischen dem Bauelementbereich und dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich entspricht, was nahe der ersten Fläche eine Schicht mit einer Dicke zurücklässt, die der fertiggestellten Dicke des SiC-Wafers entspricht; nach dem Ausführen des Ausbildungsschritts für eine ringförmige Nut einen Verdünnungsschritt mit einem Abziehen einer Region des SiC-Wafers, die neben der zweiten Fläche radial innen zu der ringförmigen Nut positioniert ist, von der Abziehebene, die als Grenzfläche dient, um dadurch den Bauelementbereich des SiC-Wafers zu verdünnen und einen ringförmigen Versteifungsbereich in einer Region der zweiten Fläche auszubilden, die dem äußeren überschüssigen Umfangsbereich entspricht; und nach dem Ausführen des Verdünnungsschritts ein Planarisierungsschritt mit einem Schleifen der Abziehebene des SiC-Wafers, der durch die ringförmigen Versteifungsbereiche umgeben wird, um dadurch die Abziehebene zu planarisieren.
  2. Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers nach Anspruch 1, ferner mit: einem Ausbildungsschritt für Sub-Bauelemente in Bereichen der planarisierten c-Ebene, die den jeweiligen Bauelementen entsprechen, nach dem Ausführen des Planarisierungsschritts.
  3. Verfahren zum Bearbeiten eines SiC-Wafers nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der SiC-Wafer eine c-Achse aufweist, die in Bezug auf eine vertikale Achse geneigt ist, welche sich senkrecht zu der ersten Fläche erstreckt, und wobei der Abziehebenenausbildungsschritt einschließt: einen Ausbildungsschritt für einen Bereich reduzierter Festigkeit mit einem Bestrahlen des SiC-Wafers mit dem Laserstrahl, der die Wellenlänge aufweist, welche SiC überträgt, während eines Bewegen des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der die c-Achse geneigt ist, um dadurch die geraden Bereiche reduzierter Festigkeit auszubilden, die jeweils die modifizierte Schicht und die Risse aufweisen, die sich von der modifizierten Schicht entlang einer c-Ebene des SiC-Wafers erstrecken; und einen Einteilungsschritt mit einem Einteilungszuführen des SiC-Wafers und des Brennpunkts relativ zueinander mit einen vorbestimmten Abstand in der Richtung, in der die c-Achse geneigt ist.
DE102017206401.3A 2016-04-19 2017-04-13 Verfahren zum bearbeiten eines sic-und wafers Granted DE102017206401A1 (de)

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