DE1931335A1 - Process for separating a body from a disk-shaped crystal and device for carrying out this process - Google Patents
Process for separating a body from a disk-shaped crystal and device for carrying out this processInfo
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Description
19, Juni 1963June 19, 1963
SIEMENS AKTIEIiGESEILSCHAI1T Erlangen, denSIEMENS AKTIEiGESEILSCHAI 1 T Erlangen, the
Werner-von-Siemens-Straße 50Werner-von-Siemens-Strasse 50
193.1 O OO Unser Zeichen:193.1 O OO Our mark:
PLA 69/1240 Wl/SbPLA 69/1240 Wl / Sb
Verfahren zum Abtrennen eines Körpers von einem scheibenförmigen Kristall und Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensMethod for separating a body from a disk-shaped one Crystal and apparatus for performing this process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen eines Körpers von einem scheibenförmigen Kristall und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for separating a body from a disk-shaped crystal and a device for carrying it out this procedure.
In industriellen und auch in nichtindustriellen elektrischen Arbeitsgeräten, wie z.B. Küchengeräten, wird in zunehmendem Maße der Einsatz von Halbleiterbauelementen erforderlich, deren Leistung verhältnismäßig niedrig ist und deren äußere Abmessungen daher verhältnismäßig klein sein können.In industrial and also in non-industrial electrical work devices, such as kitchen appliances, the use of semiconductor components is increasingly required, the performance of which is proportionate is low and the external dimensions can therefore be relatively small.
Der Einsatz dieser kleinflächigen Halbleiterbauelemente in elektrische: Arbeitsgeräten einerseits und ihre große benötigte Stückzahl andererseits erfordern besonders wirtschaftliche Massenherstellungsverfahren. Diese Herstellungsverfahren müssen jedoch so beschaffen sein, daß sie insbesondere die elektrischen Eigenschaften der erzeugten Halbleiterbauelemente möglichst wenig beeinflussen.The use of these small-area semiconductor components in electrical: Working equipment on the one hand and the large number of pieces required on the other require particularly economical mass production processes. However, these manufacturing processes must be such that they in particular the electrical properties of the semiconductor components produced influence as little as possible.
Eine Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften eines Halbleiterbauelementes kann insbesondere beim Abtrennen dieses Bauelementes von einer großflächigen Ausgangsscheibe mit einer Folge von zu den Hauptflächen dieser Scheibe parallelen Zonen abwechselnden Leitungstyps erfolgen. Beim Abtrennen der Halbleiterbauelemente durch Sägen oder Brechen kommt es an der Trennfläche zu tiefgehenden Zerstörungen der Kri-> stallstruktur (damages), die die an der Trennfläche zutage tretenden pn-Übergänge praktisch kurzschließen, so daß sie keine Sperrfähigkeit besitzen. Man kann zwar die gestörten Kristallschichten an der Oberfläche der abgetrennten Halbleiterbauelemente durch Ätzen beseitigen, hierzu sind jedoch saure Ätzmittel, wie z.B. ein Gemisch aus Flußsäure und Salpetersäure, und lange Ätzzeiten erforderlich, so daß auch an dem Halbleiterbauelement befindliche Kontaktelektroden aus Metall durc das Ätzmittel angegriffen werden.Influencing the electrical properties of a semiconductor component can in particular when separating this component from a large-area output disk with a sequence of to the main surfaces parallel zones of alternating conduction types take place on this disk. When the semiconductor components are cut off by sawing or breaking, the cut surface is deeply destroyed Stall structure (damages) that come to light at the separation area Practically short-circuit pn junctions so that they have no blocking capability own. It is true that the disturbed crystal layers on the surface of the separated semiconductor components can be removed by etching, however, acidic etchants, such as a mixture of hydrofluoric acid, are used for this purpose and nitric acid, and long etching times required, so that too The metal contact electrodes located in the semiconductor component are attacked by the etchant.
0Q88&2/12&6 - ? -0Q88 & 2/12 & 6 -? -
- 2 - PLA 69/1240- 2 - PLA 69/1240
Erfindungsgemäß wird hier Abhilfe geschaffen dadurch, daß der scheibenförmige Kristall mit einer Hauptfläche auf einen Rost aufgelegt wird, der an der Auflagefläche für den scheibenförmigen Kristall einen Schlitz aufweist, daß der Körper durch Anstrahlen der anderen 'Hauptfläche des scheibenförmigen Kristalls oberhalb des Schlitzes mit einem aus einer Düse austretenden Sandstrahl und durch eine kontinuierliche Relativbewegung zwischen Rost und Düse längs des besagten Schlitzes von dem scheibenförmigen Kristall- abgetrennt wird und daß hierbei der Sand aus dem Schlitz abgesaugt wird.According to the invention, a remedy is provided in that the disk-shaped Crystal is placed with one main surface on a grate, which is on the support surface for the disc-shaped crystal has a slot that the body by illuminating the other 'major surface of the disk-shaped crystal above the slot with a sandblast emerging from a nozzle and through a continuous relative movement between the grate and the nozzle along the said slot separated from the disk-shaped crystal and that the sand is sucked out of the slot.
Die Kristallstörungen, (damages) an der Schnittfläche der von dem scheibenförmigen Kristall abgetrennten Körper sind außerordentlich gering und können mit Hilfe von alkalischen Ätzmitteln, welche an den Körpern befindliche Metallelektroden nicht angreifen, innerhalb kürzester Zeit entfernt werden, so daß die Sperrfähigkeit von an den Schnittflächen zutage tretenden pn-Übergängen voll zur Wirkung kommt. Ferner erzielt man konturenscharfe Schnitte im scheibenförmigen Kristall, und die Kanten des abgetrennten Körpers sind frei von Ausbrechungen. The crystal defects (damages) at the interface of the disk-shaped crystal separated bodies are extremely small and can with the help of alkaline etchants, which at Do not attack metal electrodes inside the body be removed in a very short time, so that the blocking ability of the pn junctions emerging at the cut surfaces comes into its own. Furthermore, sharp cuts are achieved in the disk-shaped crystal, and the edges of the severed body are free from chipping.
Eine· Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist vorteilhaft einen Rost auf," der an der Auflagefläche für den scheibenförmigen Kristall mit kreuzweise parallelen Schlitzen versehen ist und aus einem Paket von deckungsgleichen Metallkämmen mit jeweils zwischen zwei Kämmen angeordneten Distanzstücken besteht, welches in einem Rahmen fest eingespannt ist. Ein besonders einfach herzustellender Rost kann auch aus einem Metallblock bestehen, der an der Auflagefläche für den scheibenförmigen Kristall kreuzweise parallele Einschnitte aufweist und an seiner Unterseite mit in die Einschnitte mündenden Abzugsbohrungen versehen ist.A device for carrying out the method according to the invention advantageously has a grate, "which is on the support surface for the disk-shaped crystal is provided with crosswise parallel slots and consists of a package of congruent metal combs with each There is spacer arranged between two combs, which is firmly clamped in a frame. One that is particularly easy to manufacture The grate can also consist of a metal block attached to the support surface for the disc-shaped crystal cross-parallel cuts and is provided on its underside with drainage bores opening into the incisions.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:The invention and its advantages are based on the drawing of exemplary embodiments explained in more detail:
Figur 1 zeigt die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Abtrennen von Körpern von einem scheibenförmigen Kristall.Figure 1 shows the side view of a device for separating Bodies of a disk-shaped crystal.
BAD ORIQH^U ι -BAD ORIQH ^ U ι -
-3- PLA 69/1240-3- PLA 69/1240
Figur 2 zeigt die perspektivische Ansicht des Rostes in Figur 1.FIG. 2 shows the perspective view of the grate in FIG. 1.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Auflagefläche für scheibenförmige Kristalle des Rostes in Figur 2.FIG. 3 shows an enlarged section of the support surface for disk-shaped crystals of the grate in FIG.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch den Rost nach Figur 2.FIG. 4 shows a section through the grate according to FIG.
Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Rostes für die Vorrichtung nach Figur 1.Figure 5 shows another embodiment of a grate for Device according to Figure 1.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch den Rost nach Figur 5.FIG. 6 shows a section through the grate according to FIG.
Die Vorrichtung nach Figur 1 weist einen Support 2 auf mit einer Öffnung 3, an der unten ein Absaugrohr 4 angeflanscht ist, welches mit einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung verbunden ist. Auf dem Support 2 ist über der Absaugöffnung 3 ein Rost 5 angeordnet. Dieser Rost 5 ist durch zwei sich gegenüberliegende Winkelstücke 7 an dem Support 2 befestigt, die in Ausnehmungen 6 an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Rostes 5 eingreifen und mit dem Support 2 verschraubt sind. Die Ausnehmungen 6 ermöglichen eine justierbare Befestigung des Rostes 5 am Support 2.The device of Figure 1 has a support 2 with a Opening 3, to which a suction pipe 4 is flanged at the bottom, which is connected to a suction device, not shown. on A grate 5 is arranged on the support 2 above the suction opening 3. This grate 5 is formed by two opposing angle pieces 7 attached to the support 2, the recesses 6 on two opposite Engage the side surfaces of the grate 5 and are screwed to the support 2. The recesses 6 allow a adjustable fastening of the grate 5 on the support 2.
Auf der Auflagefläche 8 des Rostes 5, die vorteilhaft plangeläppt ist, sind vier, der Deutlichkeit halber nur gestrichelt angedeutete scheibenförmige Kristalle 9 mit einer ihrer Hauptflächen aufgelegt. Diese scheibenförmigen Kristalle 9 können vorteilhaft mit einem Zelluloselack an der durch das Läppen schwach aufgerauhten Auflagefläche 8 festgeklebt sein. Die scheibenförmigen Kristalle 9 können z.B.·Siliziumscheiben sein, die an ihren Hauptflächen Metallüberzüge aufweisen und in denen eine Folge von mehreren zu den Hauptflächen parallelen Zonen abwechselnden Leitungstyps enthalten sind. Aus den Siliziumscheiben 9 sollen mit der Vorrichtung nach Figur 1 eine Vielzahl kleiner Siliziumbauelemente hergestellt werden.On the support surface 8 of the grate 5, which is advantageously lapped flat, there are four, only indicated by dashed lines for the sake of clarity disc-shaped crystals 9 placed with one of their main surfaces. These disk-shaped crystals 9 can advantageously be coated with a cellulose varnish be glued to the support surface 8, which has been slightly roughened by the lapping. The disc-shaped crystals 9 can e.g. silicon wafers with metal coatings on their main surfaces have and in which a sequence of several to the main surfaces parallel zones of alternating conduction types are included. With the device according to FIG small silicon components are produced.
Über dem Support ? ist ein vertikal auf die Auflagefläche 8 des Rostes 5 gerichtetes Sandstrahlgebläse 10 mit einer Düse 11 ange-'ordnet, welche vorteilhaft eine schlitzförmige Austrittsöffnung hat.About the support? a sandblasting blower 10 with a nozzle 11 is arranged vertically on the support surface 8 of the grate 5, which advantageously has a slot-shaped outlet opening.
009852/ 1 286009852/1 286
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
- 4 - PLA 69/1240- 4 - PLA 69/1240
Dieses Sandstrahlgebläse ist justierbar an einer horizontalen Haltestange 12 befestigt und weist oben einen ZufUhrschlauch 14 auf. Die Stange 12 ist ihrerseits justierbar in einem Halteteil 13 befestigt. Das Halteteil 13 kann sowohl in Richtung des in der Zeichenebene liegenden Pfeiles 18 als auch in Richtung senkrecht zur Zeichenebene parallel zur Auflagefläche 8 des Rostes 5 verschoben werden.This sandblasting blower is adjustably attached to a horizontal support rod 12 and has a supply hose 14 at the top. the The rod 12 is in turn adjustably fastened in a holding part 13. The holding part 13 can both in the direction of the arrow 18 lying in the plane of the drawing and in the direction perpendicular to the plane of the drawing be moved parallel to the support surface 8 of the grate 5.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, besteht der Rost 5 aus einem Rahmen 5 a, in dem ein Paket von deckungsgleichen Metallkämmen 15 fest verspannt ist. Die Spitzen der Zähne dieser Metallkämme 15 bilden in ihrer Gesamtheit die Auflagefläche 8 des Rostes 5 für die scheibenförmigen Kristalle 9.As FIGS. 2 and 3 show, the grate 5 consists of a frame 5 a, in which a package of congruent metal combs 15 is firmly clamped. The tips of the teeth of these metal combs 15 form in in its entirety the support surface 8 of the grate 5 for the disc-shaped crystals 9.
Der Support 2 ist in einer Ebene parallel zur Auflagefläche 8 schwenkbar angeordnet. Er weist an seinem Umfang einen Zapfen 17 auf, dessen Bewegungsmöglichkeit durch zwei Anschlagblöcke 18 begrenzt ist, die so angebracht sind, daß der Support 2 maximal um einen Winkel von geschwenkt werden kann.The support 2 can be pivoted in a plane parallel to the support surface 8 arranged. It has on its circumference a pin 17, the possibility of movement is limited by two stop blocks 18, the are attached so that the support 2 can be pivoted a maximum of an angle of.
Figur 4 zeigt einen Schnitt längs der strichpunktierten Linien A-B und B -C in Figur 2 durch den Rost 5 und den Support 2.Figure 4 shows a section along the dash-dotted lines A-B and B -C in FIG. 2 through the grate 5 and the support 2.
Wie aus dem Schnitt A-B erkennbar ist, ist auf beiden Seiten des Rostes 5 zwischen jeweils zwei Kämmen 15 ein streifenförmiges Abstandsstück 16 angeordnet. Hierdurch werden zu den Kämmen parallele Schlitze 21 in der Auflagefläche 8 gebildet. Wie aus dem Schnitt B-C hervorgeht, werden zu den Kämmen 15 senkrechte Schlitze 24 durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Zähnen der Kämme 15 gebildet.As can be seen from section A-B, the Grate 5 between two combs 15 is a strip-shaped spacer 16 arranged. As a result, slots 21 parallel to the combs are formed in the support surface 8. As from section B-C As can be seen, slots 24 perpendicular to the combs 15 are formed by the spaces between the individual teeth of the combs 15.
Nach dem Aufkleben der scheibenförmigen Kristalle 9 auf die Auflageflache 8 des Rostes 5 wird das Sandstrahlgebläse 10 der öffnung der Düse 11 über einem Schlitz 21 angeordnet und durch Verschieben des Halteteils 13 in Richtung des Pfeiles 18 längs des Schlitzes 21 ausgehend vom Rahmen 5a des Rostes 5 mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt. Durch den Sandstrahl wird durch zwei Scheiben 9 ein über dem Schlitz 21 liegender Trennschnitt erzeugt. Der Sand des Sandstrahles wird unterhalb des Rostes 5 durch die öffnung 3 aus dem Schlitz 21 abgesaugt. Hierdurch wird ein Rückstau und Aufstauben des Sandes vermieden. After the disc-shaped crystals 9 have been glued onto the support surface 8 of the grate 5, the sandblasting fan 10 is the opening of the Nozzle 11 arranged over a slot 21 and by moving the Holding part 13 starting in the direction of arrow 18 along slot 21 moved by the frame 5a of the grate 5 at a uniform speed. The sandblast is through two disks 9 one over the Slit 21 horizontal separating cut is produced. The sand from the sandblast is extracted from the slot 21 below the grate 5 through the opening 3 sucked off. This avoids backlogging and dusting of the sand.
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BAD ORtGINALr. ^BATHROOM LOCAL GINAL ^
- 5 - PLA 69/1240- 5 - PLA 69/1240
Nach dem Erzeugen des Trennschnittes über dem Schlitz 21 wird das Halteteil 13 senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1, d.h. in Richtung des Pfeiles 25 in Figur 2, so verschoben, daß sich die Öffnung der Düse 11 über einem anderen Schlitz 21 befindet. Hierauf wird wieder ausgehend vom Rahmen 5a des Rostes 5 das Halteteil 13 und damit das Gebläse 10 in Richtung des Pfeiles 18 längs dieses anderen Schlitzes 21 mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt und so ein weiterer Trennschnitt durch zwei scheibenförmige Kristalle 9 gelegt.After the separation cut has been produced over the slot 21, the holding part 13 is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, i.e. in the direction of the arrow 25 in FIG. 2, displaced so that the opening of the nozzle 11 is located above another slot 21. Then will Again starting from the frame 5a of the grate 5, the holding part 13 and thus the fan 10 in the direction of the arrow 18 along this other Slit 21 is moved at a uniform speed and thus another severing cut is made through two disk-shaped crystals 9.
Nach dem Erzeugen der über den zueinander parallelen Schlitzen 21 · liegenden Trennschnitte durch die Scheibe 9 wird der Support 2 um 90° geschwenkt. Sodann werden durch die scheibenförmigen Kristalle in derselben Weise wie vorher Trennschnitte längs der zu den Schlitzen 21 senkrechten Schlitze 24 in der Auflagefläche 8 des Rostes 5 geführt Anschließend werden die von den Scheiben 9 abgetrennten kleinen Siliziumkörper z.B. mit Azeton von der Auflagefläche 8 des Rostes 5 abgelöst. After generating the over the mutually parallel slots 21 lying separating cuts through the disk 9, the support 2 is pivoted through 90 °. Then through the disc-shaped crystals in the same way as before, parting cuts along the lines to the slits 21 vertical slots 24 are guided in the support surface 8 of the grate 5. The small silicon bodies separated from the disks 9 are then separated e.g. detached from the support surface 8 of the grate 5 with acetone.
Bestehen die scheibenförmigen Kristalle 9 aus 0,3 mm dickem Silizium und weisen sie auf beiden Hauptflächen eine Nickelschicht von 3 bis 5 u Dicke auf, so hat sich eine Schnittgeschwindigkeit von 3 bis 5 cm pro Minuate bewährt. Die Schnittbreite beträgt vorteilhaft 0,2 mm. Diese Schnittbreite erzielt man mit einer Düse 11 mit einer schlitzförmigen Öffnung, welche eine Breite von etwa o,15 mm hat. Die.Breite der Schlitze 21 bzw.24 im Rost 5 ist vorteilhaft doppelt bis dreimal so groß wie die Breite der schlitzförmigen öffnung der Düse 11. Der verwendete Sand hat günstigerweise eine Korngröße von 10 bis 30 /u, vorzugsweise von 20 /u.The disk-shaped crystals 9 consist of 0.3 mm thick silicon and if they have a nickel layer 3 to 5 microns thick on both main surfaces, a cutting speed of 3 to 5 cm has turned out to be Proven per Minuate. The cutting width is advantageously 0.2 mm. This cutting width is achieved with a nozzle 11 with a slot-shaped one Opening which has a width of about 0.15 mm. The width the slots 21 or 24 in the grate 5 is advantageous twice to three times as large as the width of the slot-shaped opening of the nozzle 11. The The sand used advantageously has a grain size of 10 to 30 / u, preferably from 20 / u.
Nach dem Abtrennen von den Siliziumscheiben 9 werden die kleinen, bereits mit flächenhaften Elektroden versehenen Siliziumkörper in einer wässrigen Lösung von KOH oder NaOH 1 bis 2 Minuten lang geätzt. Die durch das Sandstrahlen verursachten Zerstörungen der Kristallstruktur (damages) an der Oberfläche dieser Siliziumkörper sind so gering, daß die zerstörte Kristallstruktur durch diese Ätzbehandlung restlos abgetragen und die volle Sperrfähigkeit von an den Schnittflächen zutage tretenden pn-Übergängen erzielt wird, ohne daß es zu irgendwelchen Beschädigungen der Metallelektroden kommt.After being separated from the silicon wafers 9, the small silicon bodies, which are already provided with flat electrodes, are converted into an aqueous solution of KOH or NaOH for 1 to 2 minutes. The destruction of the crystal structure (damages) on the surface of these silicon bodies caused by sandblasting are so small that the destroyed crystal structure is completely removed by this etching treatment and the full blocking ability from on the pn junctions revealed by the cut surfaces are achieved without that there is any damage to the metal electrodes.
009 8 52/1286009 8 52/1286
BAD ; BAD ;
- 6 - PIA 6V124O- 6 - PIA 6V124O
Das Gebläse 10 kann auch mehrere nebeneinander angeordnete Düsen aufweisen, so daß gleichzeitig mehrere parallele Trennschnitte durch die scheibenförmigen Kristalle 9 geführt werden können.The fan 10 can also have several nozzles arranged next to one another have, so that at the same time several parallel cuts through the disc-shaped crystals 9 can be guided.
Die in Figur 5 dargestellte weitere Ausführungsform des Rostes fur eine Vorrichtung nach Figur 1 besteht aus einem quaderförmigen Metallblock 31, welcher an der Auflagefläche für die scheibenförmigen Halbleiterkörper 9 kreuzweise parallele Einschnitte 32 und 33 aufweist. Im übrigen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 2 versehen.The further embodiment of the grate for a device according to Figure 1 consists of a cuboid metal block 31, which on the support surface for the disk-shaped semiconductor body 9 has cross-parallel incisions 32 and 33. Otherwise, the same parts are given the same reference numerals as in FIG Figure 2 provided.
Wie aus dem Schnitt D-D entsprechend Figur 6 hervorgeht, reichen diese kreuzweise parallelen Einschnitte 32 und 33 etwa bis zur halben Höhe des Metallblockes 31 · Der untere Teil des Metallblockes 31 ist mit Absaugbohrungen 34- versehen, die vorteilhaft genau unterhalb der Kreuzungspunkte der kreuzweise parallelen Einschnitte 32; 33 im oberen Teil des Metallblockes 3-1 angeordnet sind.As can be seen from the section D-D according to FIG. 6, these cross-parallel incisions 32 and 33 extend approximately up to halfway Height of the metal block 31 · The lower part of the metal block 31 is provided with suction holes 34- which are advantageously exactly below the Points of intersection of the crosswise parallel incisions 32; 33 in the upper Part of the metal block 3-1 are arranged.
Der Rost 31 nach den Figuren 5 und 6 kann genauso wie der Rost 5 in Figur 2 über der Ab3augöffnung 3 auf dem Support 2 befestigt werdeiThe grate 31 according to FIGS. 5 and 6, like the grate 5 in Figure 2 above the suction opening 3 on the support 2 werdei
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |