DE2540430C2 - Verfahren zum Zerteilen eines aus einkristallinem Material bestehenden Halbleiterplättchens - Google Patents
Verfahren zum Zerteilen eines aus einkristallinem Material bestehenden HalbleiterplättchensInfo
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Description
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40 430
F i g. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des HaIb-Ieiterplättchens,
das durch den Laserstrahl zerteilt wird; und
F i g. 3 eine stark vergrößerte Teilschnittansicht des Halbleiterplättchens mit einem Bereich einer Kerbe
zwischen den einzelnen Halbleiterscheibchen, in dem ein Laserstrahl auftrifft-und
F i g. 4 das Zerbrechen des so behandelten Halbleiterplättchens in die einzelnen Halbleiterscheibchen.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Halbleiterplättchen 10,
das beispielsweise eine Siliciumkreisscheibe sein kann, dargestellt, in dem unterhalb einer ersten Plättchenoberfläche
10a der Vorderseite des Halbleiterplättchens eine Anzahl von Halbleiterbauteile 12 gebildet ist In
einem solchen Halbleiterplättchen 10 sind die einzelnen Halbleiterbauteile 12 miteinander identisch und jedes
Halbleiterfcauteil 12 kann beispielsweise eine Diode, ein Transistor oder eine integrierte Schaltung sein. Jedes
dieser Halbleiterbauteile 12 kann beispielsweise, mindestens runs Teil, aus einer in dem Halbleiterkörper einen
PN-Übergang 15 ergebenden Diffusionszone 13 — vgf.
F i g. 3 — und aus einer Anzahl von Kontaktelektroden 16 bestehen, die sich an die Diffusionszonen 13 aßschließen.
Auf jeder dieser Kontaktelektroden 16 ist ein aus Lot bestehendes Kügelchen 17 angebracht, das zum Anschluß
einer äußeren Verdrahtung (nicht gezeigt) dient.
Diese Halbleiterbauteile 12 werden üblicherweise in einem Halbleiterplättchen 10 in der Weise hergestellt,
daß zwischen den einzelnen Haibleiterbauteilen 12 zueinander senkrecht verlaufende Kerbbereiche gebildet
sind, die in F i g. 1 durch die Teilungslinien 18 und 19, die zwischen den Halbleiterbauteilen 12 liegen, bestimmt
sind. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Modifizierung dieser Kerbbereiche, und zwar eine Umwandlung
des in den Kerbbereichen liegenden K4aterials
in ein Material geringerer Bruchfestigkeit vorgesehen, wodurch sich die Vorteile des Verfahrens nach der
Erfindung verwirklichen lassen. Das Halbleiterplättchen 10 wird zunä.hst gereinigt und dann derart unter einer
Laservorrichtung 20 angebracht, daß der von der Laservorrichtung 20 ausgehende Laserstrahl 21 es auf den
Teilungslinien 18 und 19 auftrifft, wenn das Halbleiterplättchen 10 erst in einer Richtung und anschließend in
einer dazu senkrecht verlaufenden Richtung bewegt wird. Das Halbleiterplättchen 10 ist in bezug auf den
Laserstrahl 21 verschiebbar angeordnet, so daß der Laserstrahl zunächst längs der Teilungslinien 18 und dann
senkrecht dazu längs der Teilungslinien 19 verläuft. Das Halbleiterplättchen 10 is; dabei so eingestellt, daß der
Laserstrahl 21 in F i g. I auf der Rückseite 106 des HaIbleiterplättc'-ens
10 auftriffl. wobei die Diffusionszonen
13 der Halbleiterbauteile 12 sich lediglich auf der Vorderseite 10«? befinden.
Für eine korrekte Ausrichtung des Halbleiterplaitchens
10 mit dem Laserstrahl 21 wurde das Halbleiterplättchen 10 auf einem entsprechenden, in einem x-Y-Koordinatensystern
verschiebbaren und einstellbaren Tisch genau reproduzierbar eingestellt. Die Bewegung
dieses in Λ-y-Richtung bewegbaren Tisches wird so programmiert,
daß der Laserstrahl 21 zunächst längs der Teilungslinien 18 und anschließend längs der Teilungslinien
19 über das Halbleiterplättchen 10 läuft.
Wenn das Halbleiterplättchen 10 aus Silicium besteht und etwa 0,4 mm dick ist, dann hat der auf dem Halbleiterplättchen
10 auftreffende Laserstrahl 21 einen Durchmesser von etwa ?05 mm und wird mit einer Impulsfrequenz
von 12,5 kHz mit einer durchschnittlichen Leistung von 16 Watt in der Eigenschwingung dritter
Ordnung impulsmäßig getastet Ein derartiger Strahl wird von einem kontinuierlich arbeitenden, mit Niob
dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Laser abgeleitet
Wenn dieser Laser mit der angegebenen Leistung und Impulsfrequenz durch eine 48 mm-Objectivlinse auf ein
Halbleiterplättchen 10 gerichtet und etwa 25mal auf den gleichen Punkt impulsmäßig angesetzt wird, während
sich das Halbleiterplättchen 10 unter dem Strahl mit einer Geschwindigkeit von etwa 25,4 mm/sec bewegt
ίο dann wird ein Bereich des Halbleitermaterials im Kerbbereich
der Teilungslinie 18 — vgl. F i g. 3 — in Siliciumdioxid 22 umgewandelt Dieser keilförmige Bereich 22
aus Siliciumdioxid wird von oben nach unten immer enger. Für das etwa 0,4 mm starke Halbleiterplättchen
10 wird der aus SiO2 bestehende Bereich 22 an der Oberfläche auf der Rückseite 106 etwa 0,05 mm breit
sein und an der Oberfläche auf der Vorderseite 10a etwa 0,025 mm. Das Silicium wird durch den Strahl geschmolzen
und bildet zusammen mit dem Sauerstoff der Luft den aus SiO2 bestehenden keilförmiger Bereich 22. Bei
der Bildung des Bereiches 22 durch das Einbringen von Sauerstoff in das geschmolzene Silicium dehnt sich der
Bereich 22 aus und bildet eine sich über die Oberfläche der Rückseite 10b hinaus erstreckende Lippe 24.
Da der Laserstrahl auf der Rückseite 106 auftrifft die
der die Halbleiterbauteile enthaltenden Vorderseite 10a gegenüberliegt, werden alle Verunreinigungen 23 oder
Erhebungen, wie die Lippe 24, die sich auf der Rückseite 106 des Halbleiterplättchens 10 bilden, auf die Halbleiterbauteile
keinen Einfluß haben. Wenn der Laserstrahl 21 das gesamte, im Kerbbereich befindliche Silicium in
das Siliciumdioxid umgewandelt hat, dann läßt sich das SUiciiimplättchen leicht in die einzelnen Siüciumscheibchen
zerbrechen.
Verfahren und Vorrichtungen zum Zerbrechen von Halbleiterplättchen in einzelne Halbleiterscheibchen
sind bekannt und dem Fachmann geläufig. Im allgemeinen wird das Halbleiterplättchen 10 nach d^r Behandlung
mit dem Laserstrahl auf eine elastische Unterlage 30 gelegt, wobei die Oberfläche der Vorderseite 10a
wiederum freiliegt. Eine zylindrische Rolle 31. die sich, wie durch den Pfeil 32 angedeutet, dreht, wird auf der
Oberfläche der Vorderseite 10a des Halbleiterplättchens 10 aufgesetzt, während die elastische Unterlage
30 in Richtung des Pfeiles 33 abgezogen wird. Zum Zerbrechen des Halbleiterplättchens in die einzelnen HaIbleiterscheibchcn
wird das Halbleiterplättchen 10 zunächst auf der elastischen Unterlage 30 in der Weise
aufgesetzt, daß die parallelverlaufenden Teilungslinien 18 parallel zur Achse der zylindrischen Rol'e 31 verlau
fen und anschließend wird die elastische Unterlage 30 und das Halbleiterplättchcn 10 um 90" gedreht, so dab
di · Zjiirdrische Rolle 31 nunmehr in einer Richtung
über das Halbleiterplättchen 10 abrollt, bei der die zu ihr senkrechte Ach„c der zylindrischen RoliC 31 im wesentlichen
parallel zu den anderen Teiiungslinien 19 liegt. Da die durch die Wirkung des Laserstrahls 21 in
dem Siliciumpläuchen 10 erzeugten Siliciurndioxidbereiche
22 aus einem amorphen bzw. nichtkristallinen Material bestehen, ist die Bruchfestigkeit dieser Bereiche
22 wesentlich geringer als die Bruchfestigkeit des ansonsten aus einkristallinem Silicium bestehenden
Halbleiterplättchens. Somit wird die zylindrische Rolle 31 in F i g. 4 so eingestellt, daß die auf das Siliciumplätt-
fi5 chen 10 ausgeübte Kraft bewirkt, daß die nichtkristallinen
Bereiche 22 brechen, während das nicht umgewandelte cinkristall'ine Siliciumplättchen 10 nicht beeinträchtigt
wird.
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Nachdem das Halbleiterplättchen zerteilt ist, lassen sich die einzelnen Halbleiterscheibchen leicht, beispielsweise
durch Absaugen, entfernen.
Bei der oben beschriebenen Verfahrensweise erhält man nicht nur eine von Verunreinigungen freie Vorderseite
sondern auch eine im wesentlichen senkrechte Kante, d. h. eine Kante, die weniger als 2° von der Senkrechten
abweicht, und man vermeidet scharfkantige Zacken an den einzelnen Halbleiterscheibchen, wie sie
sich bisher ergeben haben. Da auf der Vorderseite der Halbleiterscheibchen keine Verunreinigungen abgelagert
werden, sind nach dem Zerteilen des Halbleiterplättchens in Halbleiterscheibchen keine Reinigungsverfahren
erforderlich. Die oben beschriebene Verfahrensweise wurde zwar für eine Herstellung rechteckiger is j
oder quadratischer Halbleiterscheibchen ausgeführt, sie ■'
läßt sich jedoch genausogut auf kreisförmige, sechseckisc
oder a~!ut!b!£iisr"chsibchcn ändersr Formsri 2"WCnden,
die keine parallelen oder aufeinander senkrecht stehende Teilungslinien benötigen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (8)
1. Verfahren zum Zerteilen eines aus einkristallinem Material bestehenden Halbleiterplättchens(lO),
bei dem das Halbleiterplättchen (10) an einer (\0b) seiner zwei Hauptflächen (10a. lOb) eine Anzahl
durch Teilungslinicn (18, 19) an der Plättchenoberfläche (10a,) voneinander getrennter Halbleiterbauleile
(12, 13, 15) aufweist ein Laserstrahl (21) längs dieser Teilungslinien (18,19) auf der Rückseite (Wb)
des Halbleiterplättchens (10) zur Einwirkung gebracht und anschließend das Halbleiterplättchen (10)
durch Anlegen einer Kraft auf die Plältchenhauptflächen (10a, 10b) längs der Teilungslinien (18,19) in
einzelne Halbleiterscheibchen zerbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Laserstrahleinwirkung
die Intensität des Laserstrahl.« (21) so hoch gev-ählt wird, daß das Halbleitermaterial in
der gesarni^n Dicke des Halbleiterplättchens (10) längs der Teilungslinien (18,19) zum Schmelzen gebracht
wird, daß das längs der Teilungslinien (18,19) geschmolzene Material nach dem Wegführen des
Laserstrahls zu einem nichtkristallinen Material (22) erstarren lassen wird, und daß zum Zerbrechen des
Halbleiterplättchens (10) eine Kraft angelegt wird, die oberhalb der Bruchfestigkeit des nichtkristallinen
Materials, jedoch unterhalb der Bruchfestigkeit des kristallinen Materials liegt.
2. Verfah-er» nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß als einkristallines Material Silicium verwendet wird.
3. Verfahren nach A.ispruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das einkristal. ne Material beim Schmelzen durch den Laserstrahl (21) in ein Material
umgewandelt wird, das nichtkristallin erstarrt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einkristallinem Material bestehende
Haibleiterplättchen (iO) als Halbleiterbauteile an seiner einen Plättchenoberfläche (1Oa^ integrierte
Schaltungen (12,13,15) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich arbeitender, mit
Niob dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls (21) verwendet
wird, der eine durchschnittliche Leistung von 16 Watt in der Eigenschwingung dritter Ordnung
abgibt.
6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mit einer Impulsfrequenz
von 12,5 kHz impulsmäßig betätigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl längs der Teilungslinien
(18, 19) in der Weise zur Einwirkung auf das Halbleiterplättchen (l0) gebracht wird.
daß das Haibleiterplättchen (10) auf einem unter dem feststehenden Laserstrahl (21) beweglichen
Tisch angebracht wird, und
daß dieser Tisch 'inter dem Laserstrahl (21) bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterplättchen (10) unter dem
Laserstrahl (21) mit einer Geschwindigkeit von 25,4 mm/sec bewegt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen eines aus einkristallinem Material bestehenden Halbleiterplättchens,
bei dem das Halbleiterplättchen an einer seiner zwei Hauptflächen eine Anzahl durch Teilungslinien
an der Plättchenoberfläche voneinander getrennter Halbleiterbauelemente aufweist, ein Laserstrahl
längs dieser Teilungslinien auf der Rückseite des Halbleiterplättchens zur Einwirkung gebrach! und anschließend
das Halbleiterplättchen durch Anlegen einer Kraft ίο auf die Plätlchenhauplflächen längs der Teilungslinien
in einzelne Halbleiterscheibchen zerbrochen wird.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 38 24 678 bekann ·„
Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren wird durch den auf die Rückseite des Halbleiterplättchens
gerichteten Laserstrahl das Halbleitermaterial in etwa 90% der Dicke des Halbleiterplättchens
verdampft Dieses Verfahren vermeidet eine Ablagerung des verdampften Halbleitermaterials auf der Vorderseite
des Halbleiterplättchens, an der die Halbleiterbauteile gebildet sind, und somit eine Störung der Haibleiterbauteile,
die dann auftritt wenn der Laserstrahl, wie in der US-PS 38 16 700 beschrieben, auf die Vorderseite
des Halbleiterplättchens gerichtet wird. Da jedoch das Halbleiterplättchen nicht vollständig durchschnitten
wird, ist es zum Zerteilen immer noch ^forderlich, das
Halbleiterplättchen zu zerbrechen. Dieses Zerbrechen kann wegen der kristallographischen Orientierung des
Halbleiterplättchens Risse zur Folge haben, die sicii in die HalbleiterbaUiL-ile an der Vorderseite des Halbleiterplättchens
hinein erstrecken können. Außerdem kann ein derartiges, ungleichmäßiges Zerbrechen des
Halbleiterplättchens scharfkantige Bruchstellen ergeben, die von der Kante der einzelnen Halbleiterscheibchen
ausgehen und bei der nachfolgenden Weiterbehandlung der einzelnen Halbleiterscheibchen nachteilige
Wirkungen haben.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Zerteilverfahren zu schaffen, mit dem aus einem Halb
leiterplatten einzelne HalbleitPrscheibchen hergestellt
werden können, ohne daß sich dabei eine Verunreinigung der Oberfläche oder Schwierigkeiten bei den
nachfolgenden Verfahrensschritten wie bei den o. a. bekannten Verfahren, ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Ari dadurch gelöst, daß
zur Laserstrahleinwirkung die Intensität des Laserstrahls so hoch gew ählt wird, daß das Halbleitermaterial
in der gesamten Dicke des Halbleiterplättchens längs der Teilungslinien zum Schmoren gebracht wird, daß
das längs der Teilungslinien geschmolzene Material nach dem Wegführen des Laserstrahls zu einem nichtkristallinen Material erstarren lassen wird, und daß zum
Zerbrechen des Halbleiterplättchens eine Kraft angelegt wird, die oberhalb der Bruchfestigkeit des nichtkristallinen
Materials, jedoch unterhalb der Bruchfestigkeit des kristallinen Materials liegt.
Bevor der Laserstrahl auf die Rückseite des Halbleiterplättchens gerichtet wird, wird das Halbleiterplättehen
in bezug auf ein Koordinatensystem so ausgerichtet, daß der Laserstrahl nur die zwischen den einzelnen,
aus dem Halbleiterplättchen herauszuschneidenden Halbleiterscheibchen vorhandenen Kerben trifft.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der
Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch das Zerteilen eines Halbleilerplättchcns
durch einen Laserstrahl;
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| US05/526,998 US3968491A (en) | 1974-11-25 | 1974-11-25 | Radar rangemeter |
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
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