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Die
Erfindung betrifft einen Halbleiterwafer sowie ein Verfahren zum
Herstellen eines Halbleiterelements, bei dem ein Chip hergestellt
wird, der durch Trennen eines Halbleiterwafers entlang einer Vielzahl
von ersten Trennlinien und einer Vielzahl von zweiten Trennlinien
erhalten wird.
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Bei
der Herstellung eines Halbleiterelements wird ein Belichtungsprozeß mehrfach
durchgeführt. Wenn
der Belichtungsprozeß hohe
Auflösung
und Präzision
verlangt, wird eine Maske von einem Waferstepper unter Verwendung
einer Ausfluchtungsmarkierung für
den Waferstepper ausgefluchtet, die vorher auf einen Halbleiterwafer übertragen
worden ist. Andererseits wird, wenn der Belichtungsprozeß geringe
Auflösung
und Präzision
verlangt, die Maske von einem Projektionsrepeater ausgefluchtet,
wobei eine Ausfluchtungsmarkierung für einen Projektionsrepeater
oder eine Projektionsbelichtungsanlage verwendet wird, die vorher
auf den Halbleiterwafer übertragen
worden ist. Auf diese Weise ergibt die Verwendung des Wafersteppers
und des Projektionsrepeaters Verbesserungen hinsichtlich der Kosten
und des Durchsatzes. Der Waferstepper und der Projektionsrepeater werden
daher heute überwiegend
gleichzeitig verwendet. Nachstehend wird der Halbleiterwafer beschrieben.
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7 zeigt
einen herkömmlichen
Belichtungsprozeß im
Entwurfszustand. In 7 ist R3 ein Retikel oder eine
Belichtungsschablone mit Strukturen CR31 von sechzehn Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen;
D1 ist ein von den Strukturen CR31 verschiedener Bereich, der einer
Trennlinie D entspricht, die
noch beschrieben wird; X ist
eine Querrichtung eines Halbleiterwafers W; und Y ist
eine zu der Querrichtung senkrechte Längsrichtung. Die Anzahl von
Belichtungen auf diesem Halbleiterwafer W ist
60.
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Die
Ausfluchtungsmarkierung für
den Projektionsrepeater erfordert einen Bereich, der einem oder mehreren
Retikeln R3 entspricht. In 7 haben zwei
Bereiche PM1 und PM2 die Ausfluchtungsmarkierung für den Projektionsrepeater.
Diese Bereiche sind parallel zu einem ebenen Bereich der Kante des Halbleiterwafers W (der Facette) angeordnet.
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8 ist
eine vergrößerte Teildraufsicht
auf den Halbleiterwafer, der letztlich durch den Belichtungsprozeß gemäß 7 und
andere Arbeitsschritte erhalten wird. In 8 ist D eine Trennlinie, die geradlinig
in der Querrichtung X; oder
in der Längsrichtung Y parallel zu anderen verläuft; CR3
ist ein Halbleiterelement-Ausbildungsbereich mit einem Halbleiterelement,
das mit den Trennlinien D vereinzelt
ist; SM1 und SM2 sind Ausfluchtungsmarkierungen für einen
Waferstepper; und TP ist eine TEG- bzw. Testelementgruppen-Struktur.
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Die
Ausfluchtungsmarkierungen SM1, SM2 und die TEG-Struktur TP sind über die
Trennlinien D verstreut, die,
abgesehen von den Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen CR3 auf
dem Halbleiterwafer W, nichtverfügbare Bereiche
sind.
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Die
Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR3 haben sämtlich die
Form eines Quadrats, von dem jede Seite L1 ist. Das heißt, zwischen
benachbarten Trennlinien D gibt
es den gleichen Abstand L1 (von Kante zu Kante).
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Unter
Verwendung einer Trenneinrichtung (Trennsäge) wird der Halbleiterwafer W entlang den Trennlinien D zertrennt, um eine Vielzahl
von Chips zu erhalten. Die Längsgröße eines
Chips ist mit L6 dargestellt.
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Die
Vielzahl von Chips muß gleiche
Größe haben,
weil Chips unterschiedlicher Größe in einem späteren Montagevorgang
nicht so einfach an einem Anschlußrahmen anbringbar sind oder
ein Programm der Trenneinrichtung kompliziert machen können.
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Weiterhin
muß eine
Klinge der Trenneinrichtung durch die Mitte der Trennlinien D gehen können. Das soll verhindern,
daß die
Klinge der Trenneinrichtung aufgrund eines mechanischen Fehlers
der Trenneinrichtung durch die Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche
CR3 hindurchgeht.
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Um
beides zu erreichen, d. h. die Chipgröße gleich zu machen und die
Klinge durch die Mitte der Trennlinien zu führen, haben die Trennlinien D sowohl in der Querrichtung X als auch in der Längsrichtung Y bisher die gleiche Breite
Lb, wie 8 zeigt.
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Die
Trennlinie ist auch in der JP 63-250 119A gezeigt, wobei jede Trennlinie
in der Querrichtung die gleiche Breite hat und jede Trennlinie in
der Längsrichtung
die gleiche Breite hat, aber die erstgenannte Breite von der letztgenannten
verschieden ist.
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Die
Trennlinien müssen
jedoch ausreichend breit sein, so daß die Ausfluchtungsmarkierungen SM1,
SM2 und die TEG-Struktur TP darauf gebildet werden können. Mit
zunehmender Breite der Trennlinien D wird
die Fläche
der nicht verfügbaren
Bereich, die nicht die Halbleiterelement-Ausbil-dungsbereiche CR3
sind, auf dem Halbleiterwafer W vergrößert. Dadurch
wird die Zahl der Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR3 auf
dem Halbleiterwafer W geringer,
so daß die
aus einem einzigen Halbleiterwafer W zu
erhaltene Anzahl Chips verringert wird.
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Ein
derartiger Halbleiterwafer ist auch aus der JP 3-99 453 A bekannt.
Das dort dargestellte Grundmuster hat zwar auf den ersten Blick
Trennbereiche zwischen den einzelnen Halbleiterelementen mit unterschiedlichen
Breiten, jedoch ergibt sich bei der Ausbildung des Wiederholungsmusters
aus derartigen Grundmustern, daß in
der Tat in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung wiederum
Trennlinien mit gleicher Breite vorhanden sind. Insofern treffen
die vorstehenden Erläuterungen
auch auf diesen Stand der Technik zu.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterwafer sowie
ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements anzugeben,
mit denen aus einem Halbleiter-wafer eine größere Anzahl von Halbleiterelementen
oder Halbleiterchips erhalten werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung besteht
darin, einen Halbleiterwafer anzugeben, der die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen eines derartigen Halbleiterwafers
sind in den Unteransprüchen
angebeben. Gemäß der Erfindung
wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements
angegeben, das die Merkmale des Anspruchs 7 aufweist.
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Mit
dem Halbleiterwafer und dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Aufgabe
in zufriedenstellender Weise gelöst.
Mit dem Halbleiterwafer gemäß der Erfindung
ist es möglich,
sowohl die Chipgrößen gleich
zu machen, also auch eine Klinge durch die Mitte der Trennlinie
zu führen,
so daß die Anzahl
von Chips, die von einem einzigen Halbleiterwafer erhalten wird,
gegenüber
der herkömmlichen Technik
zunimmt. Außerdem
kann auf den Trennlinien der zweiten Breite eine Ausfluchtungsmarkierung oder
eine TEG-Struktur
gebildet werden.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 2 wird in vorteilhafter Weise erreicht,
daß gegen-über der
herkömmlichen
Technik die Anzahl der Chips erhöht wird,
die aus einem einzigen Halbleiterwafer erhalten wird.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 3 wird in vorteilhafter Weise ebenfalls
erreicht, daß die
Anzahl der Chips erhöht
wird, die aus einem einzigen Halbleiterwafer erhalten wird.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 4 wird in vorteilhafter Weise erreicht,
daß eine
größere Anzahl von
Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen in Quadratform in effektiver
Weise erhalten wird.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 5 wird in vorteilhafter Weise erreicht,
daß eine
größere Anzahl von
Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen in Rechteckform in effektiver
Weise erhalten wird.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 6 wird in vorteilhafter Weise erreicht,
daß ein
Halbleiterwafer zur Verfügung
steht, bei dem eine spezielle Struktur auf Trennlinien maximaler
Breite ausgebildet ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
Entwurfsphase eines Belichtungsprozesses gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Teildraufsicht
auf einen Halbleiterwafer gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform;
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3 und 4 Drauf
sichten, die die Auswirkung der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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5 eine
Entwurfsphase eines Belichtungsprozesses gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Teildraufsicht
auf einen Halbleiterwafer gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform;
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7 eine
Entwurfsphase eines herkömmlichen
Belichtungsprozesses; und
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8 eine
vergrößerte Teildraufsicht
auf einen herkömmlichen
Halbleiterwafer.
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Erste bevorzugte
Ausführungsform
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1 zeigt
eine Entwurfsphase eines Belichtungsprozesses gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. In 1 ist R1 ein Retikel mit Strukturen
CR11 von sechzehn Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen; DXa1,
DXb1, DYa1 und DYa2 sind von den Strukturen CR11 verschiedene Bereiche
entsprechend Trennlinien DXa, DXb, DYa und DYb, die noch beschrieben
werden; X ist eine Querrichtung
eines Halbleiterwafers W; und Y ist eine zu der Querrichtung X senkrechte Längsrichtung.
Die Anzahl von Belichtungen auf diesem Halbleiterwafer W ist 62.
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Bereiche
mit einer Ausfluchtungsmarkierung für einen Projektionsrepeater
sind mit PM1 und PM2 bezeichnet. Die Ausfluchtungsmarkierung für den Projektionsrepeater
ist mit derjenigen der herkömmlichen
Technik identisch.
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2 ist
eine vergrößerte Teildraufsicht
auf den Halbleiterwafer W,
der letztlich durch den Belichtungsprozeß in 7 und weitere
Prozesse erhalten wird. In 2 sind DXa
und DXb Trennlinien, die in der Querrichtung X geradlinig parallel zueinander verlaufen
(erste Trennlinie); DYa und DYb sind Trennlinien, die in der Längsrichtung Y geradlinig parallel zueinander
verlaufen (zweite Trennlinie); CR1 ist ein Halbleiterelement-Ausbildungsbereich
mit einem Halbleiterelement, vereinzelt durch die Trennlinien DXa,
DXb, DYa, DYb; SM1 und SM2 sind Ausfluchtungsmarkierungen für einen
Waferstepper; und TP ist eine TEG-Struktur.
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In
einem einzelnen Halbleiterelement-Ausbildungsbereich kann entweder
nur ein Halbleiterelement, wie etwa ein IGBT (Bipolartransistor
mit isolierter Gateelektrode) oder eine integrierte Schaltung, die
aus einer Vielzahl von Halbleiterelementen besteht, gebildet werden.
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Die
Ausfluchtungsmarkierungen SM1 und SM2 werden gelegentlich im Belichtungsprozeß bei der
Herstellung eines Halbleiterbauelements verwendet, während die
TEG-Struktur TP zur Bewertung des resultierenden Halbleiterbauelements
genutzt wird.
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Die
Trennlinien DXa und DYa haben eine Breite La, und die Trennlinien
DXb und DYb haben eine Breite Lb, wobei La < Lb.
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Die
Ausfluchtungsmarkierungen SM1, SM2 und die TEG-Struktur TP sind über die
Trennlinien DXb und DYb in einem von den Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen
CR1 auf dem Halbleiterwafer verschiedenen nichtverfügbaren Bereich
verstreut, und keine davon ist auf den Trennlinien DXa und DYa gebildet.
Somit braucht La nur die kleinste zum Trennen erforderliche Breite
zu haben.
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Die
Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR1 haben sämtlich die
Gestalt eines Quadrats, von dem jede Seite L1 ist. Das heißt, zwischen
benachbarten Trennlinien DXa und DXb besteht der gleiche Abstand
L1 (von Kante zu Kante), und zwischen benachbarten Trennlinien DYa
und DYb besteht der gleiche Abstand (von Kante zu Kante).
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Unter
Anwendung einer Trenneinrichtung wird der Halbleiterwafer W entlang den Trennlinien DXa,
DXb, DYa, DYb durchtrennt, um eine Vielzahl Chips zu erhalten. Danach
wird in einem wohlbekannten Montageverfahren zur Montage dieser Chips
an einem Anschlußrahmen
ein Halbleiterbauelement mit den von dem Halbleiterwafer W stammenden Chips erhalten.
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Auf
dem Retikel R1 in 1 haben äußere Bereiche DXa1 und DYa1
etwa die Hälfte
der Breite von inneren Bereichen DXa1 und DYa1 und etwa ein Viertel
der Breite von Bereichen DXb1 und DYb1. Weiterhin wird der Halbleiterwafer W so belichtet, daß die Belichtungen
aneinander angrenzen. Somit grenzen äußere Bereiche DXa1 und DYa1
der einen Belichtung an solche der angrenzenden Belichtungen an.
Daher haben, wie 2 zeigt, die Trennlinien sowohl
in der Querrichtung X als auch
in der Längsrichtung Y alternierende Breiten La
und Lb, die geringer als La ist, also beispielsweise La, Lb, La,
Lb, La, ....
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Wie
bei der herkömmlichen
Technik muß die Chipgröße gleich
gemacht werden, und die Klinge der Trenneinrichtung muß durch
die Mitte der Trennlinien DXa, DXb, DYa, DYb geführt werden. Auf einem Retikel
R1, wie es in 3 gezeigt ist, haben Trennlinien
keine alternierenden Breiten, sondern etwa die Breite 60 μm, 60 μm, 150 μm, 60 μm, 60 μm, .... Wenn
die Chipgröße so eingestellt
wird, daß sie 6022,5 μm beträgt, kann
in diesem Fall die Klinge der Trenneinrichtung nicht durch die Mitten
aller Trennlinien gehen. Wenn ferner die Chipgröße 6000 μm ist, wie in 4 gezeigt
ist, geht die Klinge der Trenneinrichtung durch die Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche
hindurch.
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Wie 2 zeigt,
haben daher die Trennlinien sowohl in der Querrichtung X als auch in der Längsrichtung Y die alternierenden Breiten La und Lb,
die kleiner als La ist, beispielsweise La, Lb, La, Lb, La, .... Das
ermöglicht
es, sowohl die Chipgröße gleich
zu machen als auch die Klinge durch die Mitte der Trennlinien zu
führen.
Ferner ist im Vergleich mit der herkömmlichen Technik die Breite
der Hälfte
der Trennlinien von Lb auf La verengt, wobei beispielsweise L1 mit
5940 μm,
La mit 60 μm,
Lb mit 150 μm und
L2 mit 6045 μm
vorgegeben ist. Das verringert die Fläche der von den Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen
CR1 verschiedenen, nichtverfügbaren
Bereiche und erhöht
die Anzahl von Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen CR1 auf dem
Halbleiterwafer W, so daß die Anzahl
Chips erhöht
wird, die aus dem einzelnen Halbleiterwafer W erhalten wird.
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Aus
dem herkömmlichen
Halbleiterwafer W mit einem
Durchmesser von 125 mm (effektiver Durchmesser 120 mm) und mit Lb
= 150 μm
werden beispielsweise 778 Chips in Form eines Quadrats erhalten,
wobei jede Seite (L6) davon ca. 3,55 mm ist. Wenn die Breite der
Hälfte
der Trennlinien von 150 μm
auf 60 μm
(La) verringert wird, wie 2 zeigt, werden
828 Chips in Form eines Quadrats erhalten, von dem jede Seite (L2)
ca. 3,50 mm ist. Durch Anwendung der ersten bevorzugten Ausführungsform wird
daher die Anzahl Chips, die aus dem Halbleiterwafer W erhalten wird, um 50 gesteigert.
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Auf
diese Weise wird es möglich,
wenn die Trennlinien die alternierenden Breiten von La und Lb wie
etwa La, Lb, La, Lb, La, ... haben, eine größere Anzahl Chips aus einem
einzigen Halbleiterwafer W gegenüber der
herkömmlichen
Technik zu erhalten, während
gleichzeitig die Chipgröße gleich
gemacht und die Klinge durch die Mitte der Trennlinien geführt wird.
Ferner kann der Halbleiterwafer W die
Ausfluchtungsmarkierungen SM1, SM2 und die TEG-Struktur TP zur Verwendung
bei der Herstellung des Halbleiterbauelements auf den Trennlinien
DXb und DYb mit der maximalen Breite Lb tragen.
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Ferner
haben die Trennlinien sowohl in der Querrichtung X als auch in der Längsrichtung Y (d. h. in 2-D-Richtungen) die alternierenden
Breiten. Dadurch wird die Anzahl Chips, die aus einem einzigen Halbleiterwafer W zu erhalten ist, gegenüber der
herkömmlichen
Technik dramatisch erhöht.
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Zweite bevorzugte
Ausführungsform
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5 zeigt
eine Entwurfsphase eines Belichtungsprozesses gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform.
In 5 ist R2 ein Retikel mit Strukturen CR21 von vier
Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen. Die übrigen Bezugszeichen oder Symbole
sind mit denen von 1 identisch.
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5 ist
eine vergrößerte Teildraufsicht
auf den Halbleiterwafer W,
der letztlich durch den Belichtungsprozeß in 5 und andere
Prozesse erhalten wird. 6 unterscheidet sich von 2 hinsichtlich der
Gestalt der Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR2 und der Trennlinien
in der Längsrichtung Y.
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In 6 haben
die Trennlinien DYa in der Längsrichtung Y die gleiche Breite La und
verlaufen geradlinig parallel zueinander.
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Die
Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR2 sind sämtlich in der Gestalt eines
Rechtecks, dessen lange Seite L3 und dessen kurze Seite L5 ist. Das
heißt,
es besteht der gleiche Abstand L3 zwischen benachbarten Trennlinien
DXa und DXb (von Kante zu Kante) und der gleiche Abstand L5 zwischen
benachbarten Trennlinien DYa (von Kante zu Kante), wobei L3 > L5.
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Auf
dem Retikel R2 in 5 hat ein äußerer Bereich DYa1 ungefähr die halbe
Breite eines inneren Bereichs DYa1, und ein Bereich DXa1 hat ungefähr eine
viertel Breite eines Bereichs DXb1. Weiterhin ist der Halbleiterwafer W so belichtet, daß die Belichtungen
aneinandergrenzen. Daher grenzt ein äußerer Bereich DYa1 einer Belichtung
an denjenigen der benachbarten Belichtungen an, und daher haben die
Trennlinien, die parallel der Längsrichtung Y verlaufen, die gleiche Breite
La, wie 6 zeigt. Weiterhin grenzt ein
Bereich DXa1 einer Belichtung an den der benachbarten Belichtungen
an, und daher haben die Trennlinien, die parallel der Querrichtung X verlaufen, alternierende
Breiten La und Lb, die breiter als La ist, etwa La, Lb, La, Lb,
La, ....
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Die
Ausfluchtungsmarkierung SM1 und die TEG-Struktur TP sind über die
Trennlinien DXb in einem von den Halbleiterelement- Ausbildungsbereichen
CR2 auf dem Halbleiterwafer W verschiedenen, nichtverfügbaren Bereich
verstreut, und keine davon ist auf den Trennlinien DXa und DYa ausgebildet.
Daher braucht La nur die Minimalbreite zu haben, die zum Trennen
erforderlich ist.
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Auf
diese Weise haben die Trennlinien, die parallel der Querrichtung X verlaufen, die alternierenden
Breiten La und Lb wie etwa La, Lb, La, Lb, La, ..., während die
Trennlinien, die parallel der Längsrichtung Y verlaufen, die gleiche Breite
La haben, die schmaler als Lb ist. Das ermöglicht sowohl das Gleichmachen
der Chipgröße (L4 in 6)
als auch das Führen
der Klinge durch die Mitte der Trennlinien. Weiterhin wird die Gesamtfläche der
Trennlinien, die parallel der Längsrichtung Y verlaufen, verringert. Das
erhöht
die Anzahl von Halbleiterelement-Ausbildungsbereichen
CR2 auf dem Halbleiterwafer W,
so daß die
Anzahl von Chips erhöht
wird, die von dem einzelnen Halbleiterwafer W zu erhalten ist.
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Da
außerdem
die Halbleiterelement-Ausbildungsbereiche CR2 in der Längsrichtung Y lang sind, wird die Gesamtzahl
von Trennlinien, die parallel der Längsrichtung Y verlaufen, größer als die, die parallel der
Querrichtung X verlaufen. Daher
kann eine Gesamtfläche
der Trennlinien weiter verringert werden, wenn die Breite der Trennlinien,
die parallel der Längsrichtung Y verlaufen, und nicht parallel
der Querrichtung X auf La verringert
wird.
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Modifikationen
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Die
Halbleiterwafer der vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen
weisen sowohl eine Ausfluchtungsmarkierung für den Waferstepper als auch eine
Ausfluchtungsmarkierung für
den Projektionsrepeater auf; die Erfindung ist aber nicht darauf
beschränkt.
Beispielsweise kann der Halbleiterwafer nur die Ausfluchtungsmarkierung
für den
Waferstepper aufweisen.
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In 2 haben
zwar die Trennlinien sowohl in der Längsrichtung Y als auch in der Querrichtung X die alternierenden Breiten La und Lb,
wie etwa La, Lb, La, Lb, La, ..., aber die Trennlinien können auch in
nur einer Richtung die alternierenden Breiten haben, während die
Trennlinien in der anderen Richtung gleiche Breite haben.
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Wenn
die Trennlinien in der einen Richtung die alternierenden Breiten
haben und die Trennlinien in der anderen Richtung gleiche Breite
haben, muß die
Breite der Trennlinien nur in der anderen Richtung schmaler als
Lb sein. Sie kann somit zwischen La und Lb liegen.
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In 2 sind
zwar die Breite der Trennlinien DXa (erste Breite) und die Breite
der Trennlinien DYa (dritte Breite) gleich, sie können aber
auch voneinander verschieden sein. Ferner sind in 2 zwar
die Breite der Trennlinien DXb (zweite Breite) und die Breite der
Trennlinien DYb (vierte Breite) die gleichen wie in 2,
sie können
aber auch voneinander verschieden sein.
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Weiterhin
können
die Ausfluchtungsmarkierungen SM1, SM2 und die TEG-Struktur TP zur
Verwendung bei der Herstellung des Halbleiterbauelements durch andere
Strukturen ersetzt sein.