DE3035081A1

DE3035081A1 - Verfahren zum zerteilen eines halbleiterkoerpers

Info

Publication number: DE3035081A1
Application number: DE19803035081
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr.-Ing. 3002 Wedemark Mühlbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS57173118A

Description

Verfahren zum Zerteilen eines Halbleiterkörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen eines insbesondere stabförmigen Halbleiterkörpers in Scheiben.
Halbleiterbauelemente, wie z.B. Dioden, Transistoren, Thyristoren, integrierte Schaltkreise oder Solarzellen, werden in der Regel aus Halbleiterscheiben hergestellt, die von stabförmigen, meist einkristallinen Halbleiterkristallen abgetrennt werden. Zum Abtrennen der Scheiben werden mechanische Sägeverfahren, die hauptsächlich nach dem Innenlochsägeprinzip arbeiten, verwendet. Eine entsprechende Innenlochsäge ist beispielsweise aus -der DE-AS 22 04 491 bekannt. Diese Sägearerfahren haben zum einen den Nachteil, daß der Verlust an Halbleitermaterial, bezogen auf die Scheibendicke, 50 bis 100 % beträgt. Zum anderen muß bei diesen Verfahren Scheibe um Scheibe abgetrennt werden, der Aufwand sowohl in zeitlicher als auch in apparativer Hinsicht ist daher nicht unbedeutend.
-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zum Zerteilen von Halbleiterkristallen in Scheiben anzugeben, bei dem im Vergleich zu den bekannten Verfahren eine erheblich geringere Abfallmenge anfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Mantelfläche eines einkristallinen Halbleiterstabes, dessen Achse in der111> Kristallrichtung verläuft, Einkerbungen und/oder Rillen erzeugt werden, die in (111) Ebenen liegen und deren Abstand der gewünschten Scheibendicke entspricht, daß danach in diesen Einkerbungen und/oder Rillen mechanische Spannungsfelder erzeugt werden, die ein Abspalten der Scheiben bewirken.
Vorzugsweise werden dabei die mechanischen Spannungsfelder mittels Drahtexplosion erzeugt.
Zweckmäßigerweise ist der nach ' 111 > orientierte Silicium- oder Germaniumstab vor der Trennung rundgeschliffen worden, bevor er mit Einkerbungen und/oder Rillen mit einer Tiefe von etwa 150um versehen wird. Die Erfindung ist technisch einfach durch eine gespannte, in den Einkerbungen und/oder Rillen geführte Drahtschlinge, die die Drahtexplosion erzeugt, zu verwirklichen. Der Umfassungswinkel der Drahtschlinge, die insbesondere aus Kupfer oder Eisen bestehen kann, sollte dabei auf unterschiedliche Größen einstellbar sein.
Die die mechanische Abtrennung von Scheiben bewirkenden Spannungsfelder können dadurch verstärkt werden, daß während des ganzen Trennverfahrens der Halbleiterstab mit einer Haut aus Wasser überzogen wird.
Es versteht sich von selbst, daß die Abtrennung nicht nur Scheibe für Scheibe vorgenommen werden kann, sondern daß auch eine größere Zahl von Scheiben gleichzeitig abtrennbar ist.
Eine einfache Schaltungsanordnung zur Durchführung des.
Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung wird dadurch erhalten, daß eine energiereiche Kondensatorbatterie einerseits über einen Schalter mit der Drahtschlinge und andererseits zur Lieferung der Speisespannung mit einem Ladegerät elektrisch verbunden ist.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist besonders geeignet zum Zerteilen von Halbleiterstäben, deren Achse in der111 Kristallrichtung verläuft, in Scheiben, mit einer Dicke zwischen 150 und 1500/um, vorzugsweise zwischen 200 und 500/um.
Die Erfindung wird anhand der als Aiisführungsbeispiel zu wertenden Figuren 1 bis 3 näher erliutert.
Der Halbleiterstab 1, der aus einkristallinem Silicium besteht, dessen Achse in der < 111 > Kristallrichtung verläuft, wird zunächst in an sich gekannter Weise rundgeschliffen.
Er wird danach in einer Drehvorrichtung 2 befestigt, möglichst exakt nach < 111 > orientiert und wie durch Pfeil 3 angedeutet, zur Rotation gebracht. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ritz- und/der Sägevorrichtung werden in gewünschtem Abstand, der der abzutrennenden Scheibendicke entspricht, Einkerbungen und/oder Rillen 4 am Umfang des Stabes erzeugt; sie sollen möglichst.exakt (111) Flächen markieren.
Die Erfindung geht, wie in Fig. 2 angedeutet, von dem Gedanken aus, in diesen Kerben 4 entweder nacheinander oder gleichzeitig Spannungsfelder - durch die Pfeile 5 symbolisiert - zu erzeugen, die ein Abplatzen der Scheiben, deren Begrenzungsflächen exakt (111) Ebenen sind, bewirken. In den meisten Fällen wird sich danach eine zusätzliche Bearbeitung der (111) Scheibenebenen erübrigen.
In dem AusEUhrungsbeispiel nach Fig. 3 ist vorgesehen, daß die Spannungsfelder in den Kerben 4 durch Drahtexplosion erzeugt werden. Der Stab erhält z.B. eine Drahtschlinge 6 aus Kupfer oder Eisen in seinen Kerben und/oder Rillen 4 gespannt eingelegt. Der Umfassungswinkel der Drahtschlinge 6 um den Stab 1 sollte zur Erzielung einer optimalen Abspaltung variabel sein.
Über einen Schalter 7 ist die Drahtschlinge 6 mit einer energiereichen Kondensatorbatterie 8 verbunden. Sie erhält ihre Speisespannung aus dem Ladegerät 9.
Die Kondensatorbatterie wird, wie in Fig. 3 dargestellt, über den Schalter 7 auf die einzelne Drahtschlinge oder gleichzeitig auf mehrere Drahtschlingen geschaltet und entladen, so daß eine Explosion des entsprechend bemessenen Drahtes erfolgt.
An der Expl osions stelle entsteht eine thermomechanische Schockwelle, die in die Kerbe des Siliciumstabes angreift.
Diese Spannung hat, wie in Fig. 2 durch den Halbkreis 10 angedeutet, Kugelsymmetrie. Sie wirkt insbesondere in der zu spaltenden (111) Ebene, aber auch auf die Flanken der Kerbe in erwUnschter Weise.
Bei stabförmigem Ausgangsmaterial bietet der Stabdurchmesser zwar keine prinzipiellen Schwierigkeiten, obwohl kleinere Durchmesser die Durchführung erleichtern.
Da der Durchmesser der Kugel 10, d.h. die Intensität der Explosion wegen des geringen Abstandes, der der Scheibendicke entspricht, nicht zu groß gewahlt werden darf, sieht eine Weiterbildung der Erfindung. vor, die Druckwirkung durch eine gesonderte Maßnahme zu verstärken.
In einfacher Weise erfolgt die Druckverstärkung durch Aufbringen einer Haut aus Wasser oder ähnlichem auf der-Staboberfläche, insbesondere in seine Kerben. Durch die intensive Wärmeentwicklung bei der Explosion verdampft das Wasser und der Dampfdruck treibt den Riß im Material weiter und verstärkt den Trennvorgang.
Wenn auch eine Spaltung des Halbleiterstabes längs (111) Ebenen am sichersten, d.h. mit einer geringeren Ausfallrate durchführbar ist, so beschränkt sich vorliegendes Verfahren nicht auf Einkristalle, denn auch polykristallines Material, selbst amorphes Silicium, läßt sich auf die angegebene Weise scheibenförmig abtrennen.
Mit Vorteil anwendbar ist es darüber hinaus auch bei Halbleitermaterialien wie Germanium und intermetallischen Halbleiterverbindungen, zu denen auch die AIII BV-Verbindungen wie GaAs, GaP und GaAsP gehören.
14 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite

Claims

PatentanssrUche 1-. Verfahren zum Zerteilen eines-stabförmigen Halbleiterkörpers in Scheiben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß auf der Mantelfläche eines einkristallinen Halbleiterstabes, dessen Achse in der =:111 7 Kristallrichtung verläuft, Einkerbungen und/oder Rillen erzeugt werden, die in (111) Ebenen liegen und deren Abstand der gewünschten Scheibendicke entspricht, daß danach in diesen Einkerbungen und/oder Rillen mechanische Spannungsfelder erzeugt werden, die ein Abspalten der Scheiben bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Spannungsfelder mittels Drahtexplosion erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d«B der nach < 111 > orientierte Stab vor der Trennung rundgeschliffen wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einkerbungen und/oder Rillen mit einer TieJe von etwa 150 µm erzeugt werden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenazeichnet, daß die Drahtexplosion durch eine gespannte, in den Einkerbungen und/oder Rillen geführte Drahtschlinge erzeugt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfassungswinkel der Drahtschlinge um den Halbleiterstab auf unterschiedliche Größen einstellbar ist.
7, Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtschlinge aus Kurzer besteht.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtschlinge aus Eisen besteht.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstab während des ganzen Trennverfahrens mit einer Haut aus Wasser überzogen wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung Scheibe für.

Scheibe vorgenommen wird.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Scheiben gleichzeitig abgetrennt werden.
12. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eineenergiereiche Kondensatorbatterie über einen Schalter mit der Drahtschlinge elektrisch verbunden ist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorbatterie zur Lieferung der Speisespannung mit einem Ladegerät verbunden ist.
14. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zum Zerteilen von Halbleiterstäben, deren Achse in der <111> Kristallrichtung verläuft, in Scheiben mit einer Dicke zwischen 150 und 1500/um, vorzugsweise zwischen 200 und 500/um.