DE2007099A1

DE2007099A1 - Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE2007099A1
Application number: DE19702007099
Authority: DE
Inventors: Jack Royal Baldinsville; Brown Robert William Liverpool; Gantley Francis Charles Fulton; N.Y. Barnett (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1970-02-17
Publication date: 1970-09-10
Also published as: US3559855A; NL7001925A; IE33717L; FR2044689B1; FR2044689A1; JPS493226B1; GB1297561A; IE33717B1; DE2007099B2; DE2007099C3

Description

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GSNSRAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y. 7StA

Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe in einzelne Plättchen.

Die Technik der Herstellung von Halbleiterbauelementen v/eist zahlreiche Probleme beim Zerteilen von Halbleiterscheiben in einzelne Plättchen auf. Bei dem bisher am häufigst üblichen Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe wurde die Scheibe zeitweise mit Hilfe eines Klebewachses an einer dünnen biegsamen Metallhalterungsplatte oder einem Klemmstück in einer in der Technik gut bekannten V/eise befestigt.

V/enn die am dem Klemmstück befestigte Scheibe in eine bestimmte Lage gebracht ist, dann wird eine Diamant-Reißnadel über bestimmte Anreißwege auf der Scheibe geführt, damit mehrere rechteckförmige Gebilde auf der oberen oberfläche der Scheibe entstehen. Die' angerissene Scheibe wird dann auf einem gekrümmten Auflagetoil gebogen, daß sich die · Scheibe verbiegt und längs der Anreißwege bricht. Diο Scheibe wird anschließend in ein Ultraschall-Lösungsbad eingebracht, damit der V/acho gelöut wird und die einzelnen Plättchen von der Halterungsplatte abgetrennt werden.

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Die Hauptnachteile des Verfahrens, bei dem auf einer Halterungsplatte angerissen wird, bestehen darin, daß (1) die Scheibe auf der Halterungsplatte befestigt werden muß, daß (2) das Wachs häufig nur schwierig zu entfernen ist, daß (3) die aufgeteilten Plättchen schwierig zu sortieren und zu speichern sind und.daß (4) die Scheiben häufig in Abschnitte zerbrechen, die mehr als ein Plättchen und nicht nur das eine erwünschte Plättchen aufweisen. Alle diese Nachteile bewirken, daß die Bauelemente weniger zuverlässig sind und daß sich die Herstellungskosten erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe aus Halbleiterwerkstoff mit zwei Hauptflächen ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz Anreißmarken auf einer Fläche der Scheibe längs bestimmter Anreißwege durch Bewegung eines Anreißwerkzeugs relativ zu der Scheibe erzeugt wird, wobei unter den Anreißmarken bruchbegünstigte Stellen entstehen, daß mindestens eine Hauptfläche der Scheibe auf ein zusammenhängendes Blatt aus biegsamen Werkstoff, welches direkt an dem Halbleiterwerkstoff haftet, aufgesetzt wird, welches als zeitweiliger Scheibenträger dient, daß die Halbleiterscheibe k auf ein Pufferstiick aus nachgiebigem Werkstoff aufgesetzt wird und daß ein Druckteil relativ zu der einen Hauptfläche über die Marken und das damit zusammenwirkende Pufferstück bewegt wird, donit die Scheibe längs der bruchbegünstigten Stelle zerbrochen und in einzelne Plättchen aufgeteilt wird, die einzeln an dom Blatt in der gleichen Lage wie vor dem Zerbrechen haften.

Das Verfahren gornäß der Erfindung wird an Ausführungsbeiüpielcn nachstehend an Hand dor beiliegenden Zeichnungen boispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Halbleiterscheibe, bei der das Verfahren gemäß der Erfindung anzuwenden ist,

Pig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teiles der Halbleiterscheibe nach Pig. 1,

Pig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß-der Erfindung und

Pig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teiles der Anordnung, die in Pig. 3 dargestellt ist.

Es sei kurz zusammengefaßt, daß gemäß der Erfindung Anreißmarken auf einer bestimmten Oberfläche einer Halbleiterscheibe längs bestimmter Anreißwege angerissen werden, wodurch unter den Anreißmarken bruchbegünstigte Stel len entstehen. Die Scheibe wird dann auf ein Pufferstück aus nachgiebigem Werkstoff aufgesetzt. Die freie Oberfläche wird dann mit einem dünnen zusammenhängenden Blatt aus biegsamen Werkstoff bedeckt, welches direkt an der Scheibe haftet und damit als zeitweiser Scheibenträger dient. Anschließend wird eine Druckbelastung längs der Anreißmarken ausgeübt, indem ein Druckteil über die abgedeckte Oberfläche der Scheibe bewegt wird, wodurch die Scheibe in einzelne Plättchen zerbrochen wird, so daß sie einzeln an dem biegsamen Blatt im wesentlichen in derselben Lage haften, die sie in der ursprünglichen Scheibe vor dem Zerbrechen der Scheibe eingenommen haben.

In den Piguren 1 und 2 ist eine Ansicht eines Teiles einer Halbleiterscheibe 50 verbogen dargestellt. In der Scheibe sind mit Hilfe von Diffusion und Abdecktechnik, die dem Pachmann gut bekannt sind, einzelne Halbleiterbauelemente 80 gebildet. Diese Bauelemente 80 können

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beispielsweise Dioden, Transistoren, Thyristoren, integrierte Schaltungselemente oder irgendwelche Kombinationen aus diesen sein. Wie man sieht, sind die Bauelemente 30 in den Figuren 1 und 2 Dioden mit einem pn-übergang, die jeweils eine p-leitende Anodenzone 8üa aufweisen, die in einem η-leitenden Katodengrundlcörper 80b gebildet ist, wodurch ein pn-übergang 80c entsteht. Der Grundkörper 80b kann aus irgendeinem bekannten Halbleiterwerkstoff bestehen, er besteht jedoch vorzugsweise aus Silicium. Auf der Oberfläche der Scheibe 50 können, wenn sie auch nicht dargestellt sind, im Einklang mit der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, irgendwelche oder alle der normalen Übergangs-Abdeck- und -Schutzisolierschichten ebenso wie die Kontaktelektrode:! vorgesehen sein, deren Zusammensetzung und Wirkungsweise für den Fachmann in dieser Technik geläufig sind.

A und B in Fig. 1 sind Anreißwege, die auf der Scheibe 50 nach einer für den Fachmann gut bekannten Technik hergestellt sind, und sie werden als Führungslinien während des Anreißvorgangs verwendet. Die Anreißmarken 10 und 20 in Fig. 1 und 2 sind Eindrücke (es wird kein HaIbleiterwerkstoff entfernt), die in den Anreißwegen A bzw. B der Scheibe 50 vorgesehen werden. Die Bildung dieser Eindrücke während des Anreißvorgangs schwächt das Gefüge der Scheibe längs bestimmter Ebenen unter den Anreißmarken 10 und 20. Diese Ebenen werden im folgenden als bruchbegünstigte Stellen bezeichnet. Im allgemeinen werden die Anreißwege mit einer Schutzisolierschicht überzogen, die beispielsweise aus Siliciumdioxid und/oder Siliciumnitrid bestehen kann. Wenn diese Schicht aufgebracht ist, dann werden die Eindrücke 10 und 20 in dieser Schicht gebildet. Natürlich gibt es auch andere Verfahren, um die Scheibe gegenüber Druck längs dieser vorbestimmten Ebenen in ihrer Struktur zu schwächen, beispielsweise Sägen, Sandstrahlen usw., die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung angewandt werden können. Sowohl die Zahl als auch die Ausbildung der verwendeten Anreißmarken und die

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sich ergebende Plättchenform, die durch diese gebildet wird, kann gegenüber dem beispielshalber dargestellten rechteckigen Gittermuster abgewandelt werden.

Die perspektivische Ansicht der Scheibe !5O gemäß Pig. 2 zeigt die etwaige Lage der bruchbegünstigten Stellen, die durch die gestrichelten Linien 30 und 40 gegeben ist. Es soll auch darauf hingewiesen werden, daß die Halbleiterbauelemente 80 auf allen Seiten von den Anreißmarken 10 und 20 umgeben sind.

Eine Möglichkeit, nach der eine Scheibe 12 längs der bruchbegünstigten Stellen gebrochen werden kann, ist in Pig. 3 dargestellt. Ein Pufferstück 11, welches aus einem nachgiebigen Werkstoff besteht, beispielsweise aus Silikongummi, Urethangummi, liaturgummi oder aus einem ähnlichen Werkstoff, wird als Grundkörper verwendet. Das Pufferstück dient sowohl dazu die Scheibe 12 zu halten, als auch sie gegenüber zu großen Druckspannungen abzufedern, die auf die Scheibe einwirken können. Zweckmäßigerweise sollte die Härte des nachgiebigen Werkstoffes in dem Bereich einer Eindrucktiefe nach Shore von 20 bis 85 liegen, vorzugsweise jedoch bei einer Eindrucktiefe nach Shore zwischen 60 und 70.

Die Halbleiterscheibe 12 mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen,von denen eine angerissen ist, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, wird auf mindestens einer ihrer Hauptflächen mit einem dünnen Blatt 13 aus zusammenhängendem, biegsamem V/erkstoff bedeckt. Der biegsame V/erkstoff ist so ausgewählt, daß er direkt an der Oberfläche des Halbleiterwerkstoffs haftet, ohne daß ein getrenntes Klebemittel oder ein Oberflächönaktivierungsmittel dazwischen Gingebracht werden muß. Der Werkstoff ist vorzugsweise so ausgewählt, daß er bei Berührung haftet, jodoch könnon auch Werkstoffe verwendet worden, dio bei Andruck dirokt haften, wenn sie auch nicht so erwünscht sind. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise

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Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen und Polyvinylidenfluorid. Vorzugsweise sollte der biegsame Werkstoff auch durchsichtig sein, damit die unterteilte Scheibe, die von dem biegsamen Werkstoff bedeckt ist, leichter beobachtet werden kann, und aus diesem Grund eignet sich Polyvinylidenchlorid besonders für die erfindungsgemäße Anordnung. Für einige Anwendungen kann die Scheibe 12 in einen dünnwandigen Beutel aus biegsamem Werkstoff 13 eingelegt werden, wodurch die Plättchen gespeichert werden können. Die bedeckte Scheibe 12 wird dann vorzugsweise mit nach oben gerichteter Seitenwand auf das Pufferstück 11 aufgesetzt. Für eine Verminderung der Menge der Abfallschnitzel an den Rändern der Plättchen ist es vorzuziehen, jedoch nicht entscheidend, die angerissene Fläche der Scheibe 12 neben dem Pufferstück anzubringen.

Ein Druckteil 5 wird dann relativ zu der Scheibe 12 bewegt, wobei zusammen mit dem Pufferstück (welches wiederum auf einer starren Oberfläche, die nicht dargestellt ist, befestigt ist) eine nachgiebige Belastung entsteht, durch die die Scheibe 12 längs der in der Struktur geschwächten Ebenen 30 und 40 zerteilt wird. Vorzugsweise enthält das Druckteil 5 zwei Rollen 5a und 5b, die den gleichen oder verschiedene Durchmesser aufweisen können. Es kann auch eine Rolle verwendet werden. Natürlich können auch andersartige und anders geformte Druckteile verwendet werden, wenn diese eine entsprechende Druckkraft ausüben können. Ferner kann die er:T xierliche Druckkraft entweder gleichzeitig oder in mehreren Arbeitsgängen aufgebracht werden. Eine Platte 14 aus einem biegsamen, nichthaftenden Werkstoff, beispielsweise Polyäthylenterephthalat, Polyacrylester, Celluloseacetatalkylat, usw. kann zwischen der Oberseite der Scheibe 12 und der unteren Rolle 5b angebracht sein, damit das dünne Blatt 13 nicht an der Rolle 5b hängenbleiben kann. Andererseits kann das Teil, das zur Zuführung des Druckes verwendet wird, aus solch einem nichthaftenden Werkstoff hergestellt sein oder mit diesem überzogen sein. Der biegsamen Werk-

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stoff v/eist eine Härte auf, die eine Eindrucktiefe nach Shore von 75 bis 95 und zwar vorzugsweise eine Eindrucktiefe nach Shore von 87 bis 93 hat. Für eine leichte Bearbeitung ist es zweckmäßig, jedoch nicht wesentlich, daß die Platte 14 durchsichtig ist, und es eignet sich dazu insbesondere Polyäthylenterephthalat. Die zuletzt beschriebene Anordnung ist am besten in Fig. 4 dargestellt, in der eine auseinandergezogene Darstellung des Pufferstücks 11, der unterteilten Halbleiterplatte 12, des dünnen Blattes 13 und der Platte 14 gezeigt ist.

In Fig. 3 ist auch dargestellt, was aus der angerissenen Scheibe,12 wird, wenn die Rollen 5a und 5b relativ zu der abgedeckten Oberfläche bewegt werden. Wenn die Rollen 5a und 5b über die Platte 14 hinwegstreichen, dann bewegen sie sich von rechts nach links, und die angerissene Scheibe 12 wird in das Pufferstück 11 gedrückt, wodurch Druckkräfte in dem Bereich der druckbegünstigten Stellen 30a auftreten, die durch die Anreißmarken 20 entstanden sind, wodurch die Scheibe längs der Anreißwege B gebrochen wird. Wenn die Rollen 5a und 5b über den übrigen Teil der angerissenen Scheibe 12 geführt werden, dann tritt an den übrigen Anreißmarken 20 und den bruchbegünstigten Stellen 30 die gleiche Wirkung auf.

Wenn das Brechen der Anreißwege B abgeschlossen ist, dann können das Pufferstück 11 und die Scheibe 12, wenn es notwendig ist, um einen Winkel in dem Bereich von 5 bis 90°, im allgemeinen jedoch um 90° gedreht oder versetzt werden. Die Druckkraft wird dann wieder wie es oben beschrieben ist zugeführt, damit die Brüche längs der Anreißwege A erzeugt v/erden. Anschließend ist die Scheibe 12 vollständig in einzelne Plättchen aufgeteilt, die einzeln an dem dünnen Blatt 13 in der gleichen relativen Lage zueinander, wie vor dem Brechen, haften. Die Scheibe kann auch in irgendeine beliebige Zahl von Anordnungen aufgeteilt werden, die mehr als ein Plättchen enthalten, da-

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durch daß die Anordnung der Anreißmarken verändert wird. Die Platte 12 muß nicht versetzt werden, sondern die Druckkraft kann auch unter einer anderen Winkelrichtung zugeführt werden.

Das beschriebene Verfahren zum Unterteilen einer Halbleiterscheibe eignet sich für alle Arten von Plättchenformen und -größen, wenn im wesentlichen die gleichen Verfahrensschritte ausgeführt werden, die gegenüber den oben beschriebenen Verfahrensschritteii nur geringe Abweichungen aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

.J Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe aus Siliciumhalbleiterwerkstoff mit zwei Hauptflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz Anreißmarken (10 bzw. 20) auf einer Fläche der Scheibe (12 bzw 50) längs bestimmter Anreißwege (A bzw. B) durch Bewegung eines Anreißwerkzeugs relativ zu der Scheibe erzeugt wird, wobei unter den Anreißmarken (10 bzw. 20) bruchbegünstigte Stellen entstehen, daß mindestens eine Hauptfläche der .Scheibe auf ein zusammenhängendes Blatt (13) aus biegsamem Werkstoff, welcher direkt an dem Halbleiterwerkstoff haftet, aufgesetzt wird, welches als zeitweiliger Scheibenträger dient, daß die Halbleiterscheibe auf ein Pufferstück (11) aus nachgiebigem Werkstoff aufgesetzt wird, und daß ein Druckteil (5) relativ zu der einen Hauptfläche über die Marken und das damit zusammenwirkende Pufferstück (11) bewegt wird, damit die Scheibe längs der bruchbegünstigten Stelle zerbrochen und in einzelne Plättchen aufgeteilt wird, die einzeln an dem Blatt (13) in der gleichen relativen Lage wie vor dem Zerbrechen haften.
2. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe auf ein Pufferstück (11) aufgesetzt v/ird, welches auch einem nachgiebigen Werkstoff besteht, der eine Härte aufweist, durch die eine Eindrucktiefe nach Shore in dem Bereich von 20 bis 85 gegeben ist.
3. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (14) aus biegsamem Werkstoff, die eine Härte mit einer Eindringtiefe nach Shore von 75 bis auf v/eist, zwischen dem Druckteil (5) und dem biegsamen Werkstoff (13) angeordnet ist.

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4. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe an einem Blatt (13) aus biegsamem Werkstoff haftet, welches mindestens aus einem Werkstoff der Gruppe besteht,, die Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen und Polyvinylidenfluorid enthält.
5. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Platte (14) aus biegsamem Werkstoff mindestens einen Werkstoff aus einer Gruppe enthält, die Polyäthylen- ^ terephthalat, Polyacrylester und Celluloseacetatalkylat enthält.
6. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anhaften ein Blatt aus biegsamem Werkstoff, welcher durchsichtig ist, verwendet wird.
7. Verfahren zum Zerteilen einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Scheibe (50 bzw. 12), die mindestens einen Satz von Anreißmarken (A bzw. B) aufweist, neben dem nachgiebigen Pufferstück (11) angeordnet ist.

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