DE1764518A1 - Verfahren zur Herstellung von pyramidenstumpffoermigen Halbleiterelementen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von pyramidenstumpffoermigen Halbleiterelementen

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DE1764518A1
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Collier Godfrey Emanuel
Pearson Allan Tewin
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Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
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Description

PATENTANWXLTE
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 1764
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
telefon= 395314 2000 H AMBU RG 50, jo
TELEGRAMMErKARPATENT KDNIGSTRASSE 28 *
W. 25268/68 12/ES
Westinghouse Brake and Signal Company Limited,London (England)
Verfahren zur Herstellung von pyramidenstumpfförmigen Halbleiterelementen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden pyramidenstumpfförmiger Elemente aus einem Scheibchen oder Plättchen, und sie ist auf die Herstellung von Halbleiterelementen anwendbar.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von pyramidenstumpfförmigen Halbleiterelementen, gemäß welchem in einem aus Halbleitermaterial bestehenden Plättchen, das gegenüberliegende Hauptflächen hat, ein pn-übergang gebildet wird, der sich parallel zu den Hauptflächen des Plättchens erstreckt und zwischen diesen liegt, und danach das Plättchen mittels einer Mehrzahl sich kreuzender Schnitte
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in eine Mehrzahl einzelner Halbleiterelemente geschnitten wird, wobei die Seitenwände jedes Schnittes in einem anderen Winkel als 90° gegen den pn-übergang geneigt sind.
Das Schneiden des Plättchens kann dadurch erfolgen, daß eine oszillierende Berührung zwischen dem Plättchen und einem geformten Schneidwerkzeug hervorgerufen wird. Es können verschiedene Formen des Werkzeugs verwendet werden. So kann das Werkzeug eine oszillierende bwz. sich hin- und herbewegende Klinge mit gegeneinander geneigten Seitenflächen sein. Stattdessen kann auch eine Mehrzahl solcher Klingen verwendet werden, die parallel zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird eine oszillierfcende Berührung zwischen dem Plättchen und einem Werkzeug herbeigeführt, das eine Mehrzahl von Schneidteilen oder Messerkanten aufweist, deren jede einen Querschnitt hat, der von ihrer Schneidteilen oder Messerkanten aufweist, deren jede einen Querschnitt hat, der von ihrer Schenidkante aus zunimmt, so daß er dem gewünschten Schnittwinkel (und damit dem Winkel zwischen den sich gegenüberliegenden konvergierenden Flächen der zu erzeugenden Elemfcente) entspricht, wobei die Schneidteile bzw. Messerkanten unbeweglich in paralleler Lage zueinander angeordnet sind.
Ein solches Werkzeug kann von einstückiger Ausführung sein und an seiner einen Fläche eine Mehrzahl von Messerkanten
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aufweisen. Stattdessen können die Messerkanten jeweils an einem einer Mehrzahl von Teilen vorgesehen sein, die aneinandergrenzend in unbeweglicher paralleler Lage in bezug aufeinander befestigt sind, und in diesem Fall können die Gleider in einem starren Träger befestigt sein. Die Breite der Mehrzahl von Messerkanten kann größer als die Breite des Plättchens sein, und die Länge der Messerkanten ist vorzugsweise größer als die Länge des Plättchens.
Der Messerkante bzw. den Messerkanten kann während der Sohwingbewegung des Werkzeuges ein S -hleifmittel zugeführt werden, oder es kann ein Schleifmittel in Pastenform auf das Plättchen vor dem Inbewegungsetzen des Werkzeuges aufgebracht worden sein.
Das Plättchen kann während der Durchführung des Verfahrens an der einen Fläche einer Glasplatte befestigt sein, die mit ihrer gegenüberliegenden Fläche an einem Träger befestigt ist. Das Plättchen, die Glasplatte und der Träger können mittels Wachs aneinanaerbefestigt sein.
Es ist gefunden worden, daß bei Verwendung eines Werkzeuges, das eine aus einem massiven Block gebildete, zweckentsprechende gezahnte Schneidplatte aufweist, pyramidenstumpfförmige Halbleiterelemente mit hohem Genauigkeitsgrad auf wirtschaftliche und im wesentlichen kontinuierliche Weise erzeugt werden können. Dieses Ergebnis ist überraschend, da, wenn ein Werkzeug mit getrennten Klingen verwendet wird, die
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Zwischenräume zwischen den Klingen eine kontinuierliche Zufuhr eines Schleifmittelschlammes zu der Schneidkante der Klingen ermöglichen, um das Schleifen des Plättchens zu bewirken. Wenn ein aus einem massiven Block gebildetes Werkzeug verwendet wird, ist dies offensichtlich schwieriger, jedoch sind in hohem Ausmaß zufriedenstellende Ergebnisse durch das einzige Aufbringen von Schleifmittel in Pastenform erhalten worden. Ein weiterer Vorteil der gezahnten Schneidplatte gegenüber getrennten Klingen besteht darin, daß bei jedem Druchgang die Hinterkante der Platte das Plättchen überlaufen kann, was zu einer gleichmäßigeren Abnutzung der Schneidplatte führt.
Ss können zahlreiche Änderungen der Gestaltung einer massiven Schneidplatte angewendet werden. Vorzugsweise ist der Radius der Kanten der Zahnungen nicht größer als etwa 0,05 mm (0,002"). Das Zahnen der Schneidplatte kann bequem und billig nach vielen bekannten Verfahren ausgeführt werden, und die erhaltene Platte ist billig im Vergleich mit Mehrklingenpaketen und Diamanträdern. Zusätzlich zu der anfänglichen Wirtschaftlichkeit besteht ein weichtiger Vorteil darin, daß, wenn die Form der Zahnungen bis zu unannehmbaren Grenzen abgenutzt 1st, sie schnell und wirtschaftlich auf die ursprüngliche Genauigkeit nach geschliffen werden kann. Es ist auch wirtschaftlich, zwei oder mehrere ähnliche gezahnte Platten vorzusehen, so daß eine neue Platte in die Maschine schnell eingesetzt und verwetJnet werden kann, während die abgenutzte Platte nachgeschliffen wird«
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Es ist weiterhin praktisch, beide Selten der Platte zu zahnen, so daß nach Abnutzung einer Seite die Platte umgedreht und wieder in den Plattenhalter eingesetzt werden kann. Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine Ansicht, an Hand welcher das Herstellungsverfahren erläutert wird. Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht eines erhaltenen
Halbleiterelementes.
Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen
von Werkzeugen.
Wie in Fig. 1, die lediglich eine Teilansicht der Gesamtausführung ist, dargestellt, ist ein Plättchen 1 uas Halbleitermaterial, in welchem in pn-Ubergang 2 gebildet ist, mittels einer Wachsschicht 3 an einer Glasplatte 4 befestigt, die ihrerseits mittels einer Wachsschicht 9 an einem Träger 5 befestigt ist. Das Plättchen 1, das in der vorstehend beschriebenen Weise auf dem Träger 5 angebracht ist, wird dann unter einem Schneidwerkzeug angeordnet, das eine Reihe parallel angeordneter, mit Messerkanten versehener Klingen 6 aufweist, von denen in Fig. 1 nur eine im Querschnitt dargestellt ist. Jede* der Klingen 6 hat gegeneinander geneigte Seiten 7, und die Klingen sind so angeordnet, daß sie in ihrer Längsrichtung über aas Plättchen 1 hin- und herbewegt werden können. Den Klingen 6 wird dann ein Schleifmittel zugeführt, und danach
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werden sie in Berührung mit dem Plättchen 1 gesenkt, so daß, wenn die Klingen 6 hin- und herbewegt and in das Plättchen 1 vorgeschoben werden, jede Klinge durch das Plättchen hindurchschneidet und etwas in die Glasscheibe 4 einschneidet, wobei sie das in Pig. I durch gestrichelte Linien angedeutete Material 8 entfernt.
Nachdem die Klingen 6 auf die erforderliche Tiefe geschnitten haben und danach zurückgezogen sind, wird das Plättchen 1 um 90° gedreht, wonach der Schneidvorgang wiederholt wird, so daß das Plättchen in eine Mehrzahl von in Draufsicht quadratischen Elemeten geteilt wird, deren jedes die in Fig. 2 wiedergegebene Gestalt hat, d.h. jedes Element hat quadratische Endflächen und schräge Seitenflächen, so daß es die Form eines vierseitigen Pyramidenstumpfes hat.
Bei der oben beschriebenen Ausführung ist das Werkzeug als ein Werkzeug gekennzeichnet, das eine Reihe parallel angeordneter, mit Messerkanten versehener Klingen 6 aufweist, jedoch kann das Werkzeug stattdessen auch die in Fig. J5 wiedergegebene Form haben, gemäß welcher das Werkzeug von einstückiger Ausführung ist und an seiner Fläche Io eine Mehrzahl von Messerkanten ausgebildet ist.
In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Werkzeuges wiedergegeben, die derjenigen gemäß Pig. 3 mit der Ausnahme allgemein ähnlich ist, daß das Werkzeug mit einer Mehrzahl von zu seiner die Messerkanten aufweisenden Fläche
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durchgehende öffnungen 11 versehen ist, durch welche hindurch den Messerkanten Schleifmittel zugeführt werden kann. In Fig. 4 isc die Seite des Werkzeuges wiedergegeben, die der die Messerkanten aufweisenden Fläche gegenüberliegt.
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Werkzeuges ist in Fig. 5 wiedergegeben. Dieses Werkzeug hat eine ähnliche Gestalt wie das Werkzeug gemäß Fig. 3, jedoch sind bei ihm Nuten 12 eingeschnitten, die sich quer zu den Messerkanten erstrecken.
Bei einer weiteren in Fig. 6 wiedergegebenen Ausführungsform des Werkzeugs sind die Messerkanten an geeigneten Metallroll.m oder -stangen 15 durch Erzeugen von Umfangsnuten 16 gebildet. Eine ausgewählte Anzahl von Rollen 15 ist in einem Rahmen 13 in enger Berührung miteinander drehbar angeordnet und in einer Winkelstellung mittels Muttern 14 festgelegt. Jede Rolle wird, wenn sie abgenutzt ist, um etwa 10° gedreht, um eine neue Schneidfläche darzubieten, wonach die Rollen in ihrer neuen Stellung wieder festgelegt werden. Dadurch werden nicht nur J56 verschiedene Stellungen ermöglicht, sondern es können auch die Rollen nach endgültiger Abnutzung bequem auf die ursprüngliche,Form nachgeschliffen werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.
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Beispiel 1
Zwei Siliciumplättchen mit einem Durchmesser von etwa 28,6 mm (1 1/8") und einer Dicke von etwa 0,203 mm (0,008") wurden Seite an Seite mit einem geeigneten Bindemittel auf einer Werkstückhalteplatte angeordnet, um dann in nramidenstumpfförmige Elemente gemäß Fig. 2 mit einer Basisabmessung von etwa 0,56 mm (0,022") und Seitenwinkeln von 6o° geschnitten zu werden. Eine Schneidplatte aus Werkzeugstahl gemäß Pig. wurde vorgesehen, deren Zahnungen einen Winkel von 60° und einen Abstand zwischen den Kämmen von etwa 0,66 mm (0,026") hatter Die Platte hatte eine Abmessung von etwa 127 x 5Ox 19 mm (5" x 2" χ 3Λ"). Der Radius der Kämme betrug etwa 0,050 mm (0,002"). Geschmolzene Tonerde mit einer Partikelgröße von 3 Mikron wurde mit einer Wachsemulsion zu einer Paste bereitet, und eine kleine Menge davon wurde auf jedes Plättchen aufgebracht. Die Schneidplatte wurde in einem Halter angeordnet, und der Belastungsdruck auf etwa 0,68 kg (1,5 lbs.) eingestellt. Die Maschine wurde dann mit 85 Schwingungen je Minute oszillieren gelassen. Die Schneidgeschwindigkeit in der ersten Richtung betrug etwa 0,0524 mm (0,001") Je Minute, und der gesamte Schnitt dauerte 10 Minuten. Die Werkstückplatte wurde dann abgenommen, um 90° gedreht und wieder angeordnet. Die Arbeitsweise wurde dann unter den gleichen Bedingungen wiederholt,
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jedoch wurde die Schneidgeschwindigkeit in dieser zweiten Richtung beträchtlich erhöht und der Schneidvorgang wurde in 5 Minuten vollendet. Das erhaltene pyramidenstumpfförmige Element hatte eine Basisseitenabmessung von etwa 0,56 mm (0,022") im Quadrat und eine Oberseitenatomessung von etwa 0,30 mm (0,012") im Quedrat, wobei saubere gerade Winkelseiten vorhanden waren und keine Absplitterung auftrat.
Es wurden seiben weitere Partien geschnitten, wobei die Abmessungen jedes erhaltenen Elementes noch innerhalb annehmbarer Grenzen lagen, wonach die Abnutzung an den Kämmen der Zähne 0,050 mm (0,002") betrug.
Beispiel 2
PiIr einen besonderen Test wurden Löcher von 3,17 mm (1/8") Durchmesser durch die SehneidplatteH gemäß Beispiel 1 gebohrt, um ein Werkzeug von der in Fig. 4 wiedergegebenen Art zu erzeugen, wobei ein geradliniges Muster gebildet wurde, in welchem die Löcher einen lichten Abstand von 12,7 mm (0,5") hatten und das Muster um einen Winkel von 22,5 gegen die Normale der Platte verschoben war. Ein dünner SchleifmittelscHamm wurde dann der oberen Platte der Schneidplatte während des Arbeitens kontimuierlich zugeführt. Die Schneidgeschwindigkeit in der ersten Richtung wurde dadurch auf 0,050 mm (0,002") je Minute erhöht.
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- Io -
Beispiel 3
Die Sühneidplatte gemäß Beispiel 1 wurde dadurch abgeändert, daß Nuten von etwa 1,58 mm (I/I6") Breite und etwa 3,17 mm (1/8") Tiefe quer über die Zahnungen der Schneidplatte in Abständen von etwa 6,35 mm (l/4"( geschnitten wurden, um ein Werkzeug von der in Fig. 5 wiedergegebenen Art zuerzagen. Die Sühneidgeschwindigkeit in der ersten Richtung wurde dadurch auf 0,050mm (0,002") je Minte erhöht.
Die Erfindung kann zur Erzeugung pyramidenstumpfförmiger Elemente aus irgendjeinem Halbleitermaterial, wie Silicium, Wismuttellurid und Galliumarsenid, angewendet werden.
Die Werkzeuge können aus irgendeinem geeigneten Material, wie Werkzeugstahl, Borkarbid oder Wolframkarbid, hergestellt werden.
Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Abänderungen getroffen werden. Beispielsweise ist es möglich, entweder das Werkzeug oder das Plättchen schwingen zu lassen und den Vorschub des des Werkzeugs durch das Plättchen hindurch entweder durch Bewegen des Werkzeuges gegen das Werkstück oder umgekehrt zu bewirken.
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung pyramidenstumpfförmiger Halbleiterelemente, dadurch gekennzeichnet, daß in einem aus Halbleitermaterial bestehenden Plättchen, das gegenüberliegende Hauptflächen hat, ein pn-übergang gebildet wird, der sich parallel zu den Hauptflächen erstreckt und zwischen diesen liegt, und danach das Plättchen mittels einer Mehrzahl
sich kreuzender Schnitte in eine Mehrzahl einzelner Halb- ^|
leiterelemente geschnitten wird, wobei die Seitenwände jedes Schnittes in einem anderen Winkel als 90 gegen den pn-übergang geneigt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Messerkanten versehenes Schneidwerkzeug über das Plättchen hin- und herbewegt und in das Plättchen von einer seinei Hauptflächen her vorgeschoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Werkzeug mit einer Mehrzahl von parallel angeordneten Ä
Messerkanten verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug von einstückiger Ausführung verwendet wird, das
an einer Fläche mit einer Mahrzahl von Messerkanten versehen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug verwendet wird, bei dem die Messerkanten an jedem einer Mehrzahl von Teilen gebildet sind, die aneinandergrenzend in unbeweglicher paralleler Lage in bezug aufeinander befestigt sind.
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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile in einem starren Träger befestigt sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Mehrzahl von Messerkanten so gewählt wird, daß sie größer als die Breite des Plättchens ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jeder Messerkante größer als
A die Breite des Plättchens ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Messerkante während der Hin- und Herbewegung des Werkzeuges ein Schleifmittel zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein solcher Hub des Werkzeuges während seiner Hin- und Herbewegung angewendet wird, daß jede Messerkante des Werkzeuges das Plättchen überläuft.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen an einer Fläche einer Glas-
^ platte befestigt wird, die mit ihrer gegenüberliegenden Fläche an einem Träger befestigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung mittels Wachs vorgenommen wird.
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DE19681764518 1967-06-27 1968-06-19 Verfahren zur Herstellung von pyramidenstumpffoermigen Halbleiterelementen Pending DE1764518A1 (de)

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