DE4133150A1

DE4133150A1 - Verfahren zum abtrennen eines halbleiter-plaettchens aus einem halbleiter-plaettchenverband

Info

Publication number: DE4133150A1
Application number: DE19914133150
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Schueppert; Richard Vogeler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen eines Halbleiter-Plättchens aus einem Halbleiter-Plättchen verband entlang einer vorgegebenen Trennungslinie, bei dem entlang der Trennungslinie eine V-förmige Nut hergestellt wird und anschließend der Halbleiterplättchenverband mit der V-förmigen Nut auf einer kalottenförmigen Auflage druckbe lastet wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (P. Kästner "Halb leiter-Technologie" 1. Aufl., 1980, S. 86) wird zum Abtrennen eines Halbleiter-Plättchens aus einem Halbleiter-Plättchen verband in Form eines Wafers die Kristalloberfläche mit einer feinen Diamantspitze angeritzt, wodurch - wie ergänzend dem Buch von H. Beneking "Halbleiter-Technologie", 1991, S. 301 zu entnehmen ist, eine V-förmige Nut mit einem Tiefenriß aufge rissen wird. Anschließend wird bei dem bekannten Verfahren der Halbleiter-Plättchenverband auf einer von einem kalottenför migen Stempel gebildeten Auflage druckbelastet, wodurch unter Abtrennen des jeweiligen Halbleiter-Plättchens der Halblei ter-Plättchenverband zerbricht. Auf dieses Weise abgetrennte Halbleiter-Plättchen haben den Nachteil, daß sie an ihrer Trennkante bzw. -fläche Unebenheiten aufweisen, weil beim Anritzen mit der Diamantspitze keine exakt V-förmige Nut entsteht, sondern eine Nut, die in ihrem Grund gerundet ist. Beim Abtrennen durch Druckbelastung entsteht dann keine ebene Bruchfläche, so daß insbesondere Halbleiter-Plättchen in integrierter Optik an ihrer Trennfläche den gestellten An forderungen einer ebenen, quasi polierten Fläche nicht entsprechen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtrennen eines Halbleiter-Plättchens aus einem Halblei ter-Plättchenverband vorzuschlagen, mit dem sich Halbleiter- Plättchen mit einer Trennfläche herstellen lassen, die von so hoher optischer Qualität ist, daß keine diffuse Rückstreu ung von Licht erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein gangs angegebenen Art erfindungsgemäß die V-förmige Nut durch anisotropes Ätzen hergestellt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß durch Anwendung des anisotropes Ätzen V- förmige Nuten hergestellt werden können, die exakt einem "V" entsprechen, also in ihrem Grunde nicht gerundet sind. Wird ein Halbleiter-Plättchenverband mit einer auf diese Weise her gestellten V-förmigen. Nut druckbelastet, dann ergibt sich eine Bruchfläche, die wie poliert aussieht, demzufolge also keine diffuse Rückstreuung von Licht hervorruft. Dies ist beispiels weise dann von großer Bedeutung, wenn es sich bei dem Halb leiter-Plättchen um ein Plättchen in integrierter Optik handelt; ein Beispiel dafür ist ein optischer Wellenleiter, der auf der Oberseite eines Substrats integriert einen optischen Wellenleiter aufweist, wie dies in der DE 39 22 009 A1 beschrieben ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Hinblick auf das angestrebte Abtrennen längs spezieller Kristallrichtungen darin gesehen, daß sich eine zum anisotropen Ätzen erforderliche Maske auf dem Halb leiter-Plättchenverband mit größerer Genauigkeit im Hinblick auf die speziellen Kristallrichtungen aufbringen läßt, als dies beim Führen einer Diamantspitze beim Ritzen der Fall ist; auf jeden Fall ist der Aufwand hinsichtlich des Aufbringens einer genau ausgerichteten Maske erheblich geringer als bei einer Führungseinrichtung für eine Diamantspitze.

Als vorteilhaft hat es sich hinsichtlich der erzielbaren opti schen Qualität der Trennfläche erwiesen, wenn durch das aniso trope Ätzen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine V-förmige Nut mit einer Tiefe hergestellt wird, die etwa 30% der Dicke des Halbleiter-Plättchens beträgt. Daraus ergibt sich dann die Breite eines von einer Maske bereitzustellenden Spaltes für den Zutritt des Ätzmittels, weil sich beim anisotropen Ätzen Schrägen mit vorgegebenen Winkeln ergeben.

Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Halbleiter- Plättchenverband beiderseits der kalottenförmigen Auflage in gleichem Abstand linienförmig druckbelastet wird. Dabei hat sich eine federnde Druckbelastung des Halbleiter-Plättchen verbandes als besonders vorteilhaft gezeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit unterschiedlich gestal teten Vorrichtungen ausgeführt werden, insbesondere was deren mechanischen Teil, d. h. das Druckbelasten zum Abtrennen anbe langt. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens die kalottenförmige Auflage ein Gummi streifen ist, der an einer Auflageplatte gehalten ist, und der Auflageplatte mit Abstand eine Druckplatte gegenüberliegt, die symmetrisch zum Gummistreifen federnde Bänder trägt; der Abstand ist dabei so bemessen, daß zwischen Auflage- und Druckplatte der Halbleiter-Plättchenverband einbringbar ist.

Bei der Vorrichtung sind die federnden Bänder vorteilhafter weise Gewebeschläuche, die aufgrund ihrer Beschaffenheit die federnde Druckbelastung zusammen mit dem Gummistreifen bewirken.

Um in einfacher Weise eine Ausrichtung des Halbleiter-Plätt chenverbandes hinsichtlich der geätzten V-förmigen Nut in bezug auf den Gummistreifen zu erreichen, ist diesem gegenüber in der Druckplatte vorteilhafterweise ein Justierkeil federnd gelagert. Durch diesen Justierkeil wird der Halbleiter-Plätt chenverband vor der Druckbelastung so ausgerichtet, daß der Grund der V-förmigen Nut dem Gummistreifen als kalotten förmiger Auflage genau gegenüberliegt.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Plätt chenverbandes in integrierter Optik, in

Fig. 2 der anisotrope Ätzvorgang zur Herstellung einer V-för migen Nut und in

Fig. 3 ein Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.

Bei dem Halbleiter-Plättchenverband 1, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, handelt es sich um einen stabförmigen Halb leiter-Plättchenverband mit rechteckförmigem Querschnitt, der zur Herstellung von Halbleiter-Plättchen in integrierter Optik (optischer Wellenleiter) geeignet ist. Der Halbleiter-Plätt chenverband 1 weist ein stabförmiges Substrat 2 auf, das an seiner Oberseite 3 durch Diffusion aus einem nicht dargestell ten germaniumhaltigen Streifen einen optischen Wellenleiter 4 enthält (vgl. DE 39 22 009 A1). Um aus dem Halbleiter-Plätt chenverband 1 einzelne Halbleiter-Plättchen 5 herzustellen, sind auf der Unterseite des Substrates 2 V-förmige Nuten 6 und 7 durch anisotropes Ätzen hergestellt, wie dies nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Wird auf den Halbleiter-Plättchen verband 1 im Bereich der V-förmigen Nuten 6 und 7 in Richtung der Pfeile 8 und 9 eine Druckbelastung ausgeübt, dann tritt ein Abtrennen infolge der durch die V-förmigen Nuten 6 und 7 erzielten Kerbwirkung an Trennflächen 10 und 11 ein.

Anhand der Fig. 2 mit ihren Darstellungen A, B, C und D wird das anisotrope Ätzen zur Herstellung einer V-förmigen Nut im einzelnen erläutert. Der Halbleiter-Plättchenverband 1 ist zunächst ein durchgehender Stab aus beispielsweise einem Sili ziumsubstrat, in dem beispielsweise durch Diffusion der opti sche Wellenleiter 4 durchgehend gebildet ist; der Wellenleiter 4 erstreckt sich demzufolge von einem Ende 12 bis zum anderen Ende 13 des Verbandes 1. Auf den Halbleiter-Plättchenverband 1 wird in einem ersten vorbereitenden Schritt oben und unten jeweils eine Siliziumdioxidschicht 14 und 15 aufgebracht, beispielsweise durch thermische Oxidation (Darstellung A der Fig. 2). Anschließend wird auf die Siliziumdioxidschicht 14 eine Fotolackschicht 16 aufgebracht, wie dies der Darstellung B der Fig. 2 entnehmbar ist. Dabei ist durch eine entspre chende Maske dafür gesorgt, daß in der Fotolackschicht 16 ein Spalt 17 verbleibt.

Anschließend wird - wie die Darstellung C der Fig. 2 erkennen läßt - die Siliziumdioxidschicht 14 im Bereich des Spaltes 17 weggeätzt, so daß eine streifenförmige Fläche 18 auf der Unterseite des Halbleiter-Plättchenverbandes 1 freigelegt ist.

Danach erfolgt ein anisotropes Ätzen, beispielsweise mit Kalilauge, wodurch eine V-förmige Nut 19 entsteht, wie dies die Darstellung D der Fig. 2 zeigt. Handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial für den Halbleiter-Plättchenverband 1 um (100)-orientiertes Silizium, dann ergeben sich die Schrägen 20 und 21 der V-förmigen Nut 19 entsprechend der (111)-Orientie rung des Siliziums und weisen bei einem kubisch raumzentrier ten Gitter einen Winkel von 54,7° auf. Die Tiefe der V-förmi gen Nut 19 ist dann um den Faktor 0,707 kleiner als die Breite b der Nut. Hat das Substrat eine Dicke von 0,5 mm, dann sollte mit einer Breite b = 0,2 mm gearbeitet werden; die Tiefe der Nut 19 beträgt dann deutlich weniger als die Hälfte der Substratdicke.

Die Reste der Siliziumdioxidschichten 14 und 15 können nach dem anisotropen Ätzen entfernt werden.

Der entsprechend den Erläuterungen gemäß Fig. 2 mit ( in der Regel mehreren) V-förmigen Nuten 19 versehene Halbleiter- Plättchenverband 1 wird anschließend in eine Vorrichtung 22 gebracht, die als Schnitt mit ihren wesentlichen Teilen in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Vorrichtung enthält eine Druckplatte 23 mit einer linienförmigen Vertiefung 24, in der als kalot tenförmige Auflage ein Gummiring 25 gehalten ist. Der Auf lageplatte 23 gegenüber liegt eine Druckplatte 26, die in einer Bohrung 27 einen Justierkeil 28 enthält, der durch eine an einer Abdeckplatte 30 abgestützte Feder 29 in der Bohrung 28 nach unten gedrückt wird; zur Führung des Justierkeils 28 dient ein Schlitz 31 in der Druckplatte 26 zusammen mit einem Ansatz 32 am Justierkeil 28. Beiderseits des Justierkeils 28 befinden sich Ausnehmungen 33 und 34 in der Druckplatte 26, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstrecken und federnde Bänder 35 und 36 aufweisen. Der Auflageplatte 23 liegt in einem Abstand A der Druckplatte 26 gegenüber, der ein Ein bringen des jeweiligen Halbleiter-Plättchenverbandes 1 er möglicht. Dabei wird dieser Plättchenverband 1 so eingeführt, daß sich die Jeweilige V-förmige Nut oberhalb des Gummistrei fens 25 befindet; eine genaue Justierung diesbezüglich erfolgt durch den Justierkeil 28 der gegebenenfalls den Halbleiter- Plättchenverband 1 Justierend etwas seitlich verschiebt. An schließend wird in nicht gezeigter Weise auf die Druckplatte 26 eine Druckbelastung in Richtung des Pfeiles 37 ausgeübt, wodurch der Halbleiter-Plättchenverband 1 unterhalb der V-för migen Nut bricht; es ist ein Halbleiter-Plättchen abgetrennt.

Claims

1. Verfahren zum Abtrennen eines Halbleiter-Plättchens aus einem Halbleiter-Plättchenverband entlang einer vorgegebe nen Trennungslinie, bei dem

a) entlang der Trennungslinie eine V-förmige Nut hergestellt wird und
b) anschließend der Halbleiter-Plättchenverband mit der V-för migen Nut auf einer kalottenförmigen Auflage druckbelastet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die V-förmige Nut (19) durch anisotropes Ätzen hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

d) durch das anisotrope Ätzen eine V-förmige Nut (19) mit einer Tiefe hergestellt wird, die etwa 30% der Dicke des Halbleiter-Plättchen beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

e) der Halbleiter-Plättchenverband (1) beiderseits der kalottenförmigen Auflage (25) im gleichen Abstand linienförmig druckbelastet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

f) eine federnde Druckbelastung des Halbleiter-Plättchenver bandes (1) ausgeübt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

g) die kalottenförmige Auflage ein Gummistreifen (25) ist, der an einer Auflageplatte (23) gehalten ist, daß
h) der Auflageplatte (23) mit Abstand (A) eine Druckplatte (26) gegenüberliegt, die symmetrisch zum Gummistreifen (25) federnde Bänder (35, 36) trägt und daß
i) der Abstand (A) so bemessen ist, daß zwischen Auflage- und Druckplatte (23, 26) der Halbleiter-Plättchenverband einbring bar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

j) die federnden Bänder Gewebeschläuche (35, 36) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß

k) dem Gummistreifen (25) gegenüber in der Druckplatte (26) ein Justierkeil (28) federnd gelagert ist.