DE3035131A1

DE3035131A1 - Verfahren zum zerteilen eines halbleiterkoerpers

Info

Publication number: DE3035131A1
Application number: DE19803035131
Authority: DE
Inventors: Wolfgang-Ludwig Dr.rer.nat. 8000 München Keller; Manfred Dr.rer.nat. 8041 Haimhausen Schnöller
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: JPS5780726A

Description

Verfahren zum Zerteilen eines Halbleiterkörpers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerteilen eines insbesondere stabförmigen Halbleiterkristalls 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 2204491 bekannt. Diese Sägeverfahren haben zum einen den Nachteil, daß der Verlust an Halbleitermateria; bezogen auf die Scheibendicke, 50% bis 100 beträgt. Zum anderen muß bei diesem 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.
der Halbleiterkörper mindestens an einer seiner Stirnflächen derart mit Ultraschall beaufschlagt wird, daß in Richtung der Längsachse des Halbleiterkörpers stehende Wellen entstehen, und daß die Frequenz des zu verwendenden Ultraschall-Generators so eingestellt wird, daß der Abstand der Schwingungsbäuche der im Halbleiterkörper erzeugten stehenden Wellen gleich der gewünschten Scheiben- dicke ist. Nach Halterung des Halbleiterstabes an seinen Stirnflächen kann die an der Generatorseite abgewandten Stirnfläche angebrachte Halterung als Reflektor ausgebildet sein, wenn nicht an beiden Stirnflächen je ein Ultraschall-Generator angeordnet wird.
Zweckmäßigerweise besteht die an den Stirnflächen angebrachte Halterung aus einem Material mit kleiner innerer Dämpfung und/oder aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul. Insbesondere eignen sich hierfür Stahl und Keramik.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung kann der Stab in einem Halbrohr oder einem Boot gelagert sein, das, evtl. mit Flüssigkeit gefüllt ist. Als Flüssigkeiten eignen sich Wasser, wässrige Lösungen und Öl.
Für eine gewünschte Scheibendicke von 150µm bis 1500 , insbesondere von 200 bis 500 , soll die Frequenz des Ultraschall-Generators zwischen 5 MHz und 50 MHz einsteD-bar sein.
Die vom Ultraschall-Generator abzugebende Energie kann einige 100W, aber auch einige kW betragen, wobei entwed die Ultraschallwellen explosionsartig zur Anwendung kommen oder.die Amplitude der Ultraschallwellen allmählich vergrößert wird. Die Zeit des Einwirkens der Ultraschallwelle beträgt dann eine halbe bis eine Minute.
Geeignet ist das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung insbesondere zum Zerteilen von Silicium-EiSçristallstäben, deren Stabachse in der < Kriställrichtung verläuft, in Scheiben mit einer Dicke zwischen 150µm und 1500m, vorzugsweise zwischen 200 und 500µm.
Mit Vorteil anwendbar ist es darüber hinaus auch bei Halbleitermaterialien wie Germanium und intermetallischen Halbleiterverbindungen, zu denen auch die Alil B V-Verbindungen wie GaAs, GaP und GaAsP gehören.
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.
Bei stabförmigem Ausgangsmaterial bietet der Stabdurchmesser zwar keine prinzipiellen Schwierigkeiten, obwohl kleinere Durchmesser die Durchführung erleichtern.
Die Erfindung wird anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Der Halbleiterstab 1, der beispielsweise aus einkristallinem Silicium bestehen möge, dessen Stabachse in <111> Richtung verläuft und (111) Ebenen 5 besitzt, wird z.B.
zwischen den zwei Platten 2 und 3, die als Halterung die nen, eingespannt oder eingekittet. Mit Hilfe des Ultraschallgenerators 4 wird die Ultraschallenergie, die von0 bis zu ihrem Maximalwert von beispielsweise 1000W variabel ist, in den Siliciumstab eingespeist. Durch die als Reflektor ausgebildete, aus Stahl bestehende Halterung 3 werden dann stehende Wellen - durch den Linienzug 6 symbolisiert - erzeugt.
Bei der Einspeisung ist auf richtige Frequenz und richtige Phasenlage zu achten, wobei die Frequenz des Ultraschallgenerators auf die gewünschte Scheibendicke abgestimmt ist. Eine Frequenz von 8,45MHz ergibt 0,5mm dicke Scheiben.
Rasche Erhöhung der Amplitude der Ultraschallwellen auf ihren Maximalwert läßt die Scheiben-längs der mit 7 gekennzeichneten (111) Flächen explosionsartig abspalten, während aufwendiger eine allmähliche Vergrößerung der Amplituden auf einen geringeren Wert nach ca. einer halben Minute Scheiben besserer Oberflächenbeschaffenheit liefert.
Die Scheibenqualität kann noch wesentlich verbessert werden, wenn der Ausgangsstab in an sich bekannter Weise rundgeschliffen wird. Auf diese Weise ist der Einfluß der Oberflächenrillen, die notwendigerweise beim Ziehen entstehen, vermieden. Das gilt sowohl für tiegel- als auch für zonengezogenes PJlaterial.
20 Patentansprüche 1 Figur Leerseite

Claims

PatentansprUche 1. Verfahren zum Zerteilen eines insbesondere 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 der Halbleiterkörper mindestens an einer seiner Stirnflächen derart mit Ultraschall beaufschlagt wird, daß in Richtung per Längsachse des Halbleiterkorpers stehende Wellen entstehen, und daß die Frequenz des zu verwendenden Ultraschall-Generators so eingestellt wird, daß der Abstand der Schwingungsbäuche der im Halbleiterkörper erzeugten stehenden Wellen gleich der gewünschten Scheibendicke ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß der Halbleiterstab an seinen Stirnflächen gehaltert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, d a du rdh g e k e n n z e i c h n e t, daß die an der der Generat6rseite abgewandten Stirnfläche angebrachte Halterung als Reflektor ausgebildet ist.
4. Verfahren nach wenigstens einem der.Ansprüche 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an. bei den Stirnflächen je ein Ultraschall-Generator angeordnet ist.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die an den Stirnflächen angebrachten Halterungen aus einem Material mit kleiner innerer Dämpfung bestehen.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die an den Stirnflächen angebrachten Halterungen aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul bestehen.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Material für die Halterungen Stahl verwendet wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Material für die Halterungen Keramik verwendet wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c hj g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stab in einem Halbrohr gelagert wird.
10. Verfahren nachwenigstens einem der Ansprüche1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stab in einem mit Flüssigkeit gefüllten Boot gelagert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h gekennz -e i c h n e t, daß als Flüssigkeit Wasser Verwendung findet.
12. Verfahren nach Anspruch 10, d a durch g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Flüssigkeit eine wässrige Lösung Verwendung findet.
13. Verfahren nach Anspruch 10, d a durch gekennz e i c h n e t, daß als Flüssigkeit Öl Verwendung findet.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Frequenz des Ultraschall-Generators zwischen 5MHz und 50MHz einstellbar ist..
15. Verfahren nach wenigstens einem der Anspruche1 bis14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die abgegebene Energie des Ultraschall-Generators einige 100W beträgt.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die abgegebene Energie des Ultraschall-Generators einige kW beträgt.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ultraschallwellen explosionsartig tur Anwendung kommen.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Amplitude der Ultraschallwellen allmählich vergrößert wird.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zeit des Einwirkens der Ultraschallwelle eine halbe bis eine Minute beträgt.
20. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1.

bis 19 zum Zerteilen von Silicium-Einkristallstäben, deren Stabachse in der<111>Kristallrichtung verläuft in Scheiben mit einer Dicke zwischen 150 bis 1500 , vorzugsweise zwischen 200 und 500µm.