Способ разделения монокристаллических пластин на кристаллы

 

Способ разделения монокристаллических пластин на кристаллы. Использование: технология изготовления микросхем. Сущность: на поверхность пластины алмазным индентором вдоль плотно упакованных кристаллографических направлений создают ряд последовательно расположенных зон концентрации механических напряжений, образуется магистральная трещина без боковых ответвлений. Предварительно с двух сторон пластины создают охранные дорожки напылением полосок, после нанесения микроуколов пластину помещают кратковременно в жидкий азот. 2 з.п. ф-лы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 01 L 21 78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР к

1 4

1 ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715622/25 (22) 10.07.89 (46) 30.06.92, Бюл, ¹ 24 (71) Научно-производственное обьединение

"Сатурн" (72) Ю.Е.Сухина, Ю,В,Титенко и А.В.Иващук (53) 621,382.002 (088.8) (56) Бочкин О.И. и др. Механическая обработка полупроводниковых материалов.

М.: Высшая школа, 1983, с. 65, 102.

Scannell D., Smith D, Scribing Compound

Semiconductors; An Appications Primer.—

Microelectronic Manufacturing and Testing, 1988, ч. 11, ¹ 7, р, 10-11, Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для разделения монокристаллических пластин на кристаллы.

При изготовлении интегральных микросхем и полупроводниковых приборов актуальной задачей является разделение монокристаллических пластин на отдельные элементы и кристаллы, при этом дефекты на них, возникающие от воздействия инструмента, должны быть минимальными, Известен способ разделения монокристаллических пластин на кристаллы путем их скрайбирования алмазным резцом, состоящий в нанесении на поверхности пластины параллельно плотно упакованным кристаллографическим направлениям не.прерывных рисок, образованных режущей кромкой алмазного резца, по которым затем (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ (57) Способ разделения монокристаллических пластин на кристаллы. Использование: технология изготовления микросхем. Сущность: на поверхность пластины алмазным индентором вдоль плотно упакованных кристаллографических направлений создают ряд последовательно расположенных зон концентрации механических напряжений, образуется магистральная трещина без боковых ответвлений. Предварительно с двух сторон пластины создают охранные дорожки напылением полосок, после нанесения микроуколов пластину помещают кратковременно в жидкий азот. 2 з.п, ф-лы, осуществляют разламывание пластины до получения отдельных кристаллов путем приложения разрушающего напряжения с противоположной скрайбированной стороны пластины, например, за счет прокатывания резинового валика вдоль рисок. Риски наносят алмазным резцом в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Основным преимуществом такого способа разделения монокристаллических пластин на кристаллы является малая ширина реза, а также отсутствие загрязнений на поверхности кристаллов. Вместе с тем за счет динамического воздействия алмазного инструмента при скрайбировании пластин по обе стороны OT на есенных рисок образуются нарушенные области с большим количеством микротрещин, сколов и других дефектов, что приводит,к браку готовых кристаллов.

1744737

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ разделения полупроводниковых монокристаллических пластин на кристаллы, включающий создание на поверхности пластины ряда последовательно расположенных вдоль плотно упакованных кристаллографических направлений зон концентрации механических напряжений и последующее разламывание пластины до ее разделения на отдельные кристаллы, При осуществлении данного способа алмазный резец движется вертикально вверх и вниз по синусоидальному закону относительно горизонтально перемещающейся полупроводниковой пластины и наносит на ее поверхности ряд рисок длиной

25-225 мкм и глубиной 3-4 мкм. При этом риски в одном направлении отстоят друг от друга на расстоянии, определяемом синусоидальным законом движения алмазного резца, а во взаимно перпендикулярном направлении риски наносят только по краю пластины на расстоянии, равном шагу (размеру) кристалла, Такой способ, используемый, в частности, при скрайбировании пластин арсенида галлия, обеспечивает более высокий выход годных кристаллов, т,к. дефекты образуются только в местах нанесения рисок, Однако при использовании данного способа имеет место несовпадение результирующей силы, прилагаемой кромкой алмазного резца к пластине, с кристаллографическими плотно упакованными направлениями в полупроводниковом материале, что связано с геометрической формой инструмента и траекторией его перемещения. Такое несовпадение приводит к тому, что при скрайбировании и последующем разламывании пластины на боковых и рабочих гранях кристаллов образуется большое количество дефектов в виде хаотически расположенных микротрещин, Это снижает выход годных кристаллов.

Целью изобретения является увеличение выхода годных за счет уменьшения дефектов на боковых и рабочих гранях кристаллов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разделения монокристаллических пластин на кристаллы, включающем создание на поверхности пластины ряда последовательно расположенных вдоль плотно упакованных кристаллографических направлений эон концентрации механических напряжений и последующее разламывание пластины до ее разделения на отдельные кристаллы, создание зон концен5

55 трации механических напряжений осуществляют путем нанесения микроуколов индентором до образования смыкающихся между собой микротрещин.

Кроме того„перед нанесением микроуколов индентором на лицевой и тыльной сторонах пластины формируют ограничительные зоны, расположенные параллельно плотно упакованным кристаллографическим направлениям.

После нанесения микроуколов индентором пластину кратковременно охлаждают в жидком азоте.

Как известно, плотно упакованные кристаллографические направления в полупроводниковом монокристаллическом материале совпадают с направлениями плоскостей скольжения и скалывания материала, При локальном воздействии индентора перпендикулярно поверхности пластины на ее поверхности образуется фигура укола, возника ощая благодаря процессам скольжения и скалывания, при этом направление лучей микротрещин от микроукола индентором совпадает с плотно упакованными кристаллографическими направлениями в монокристаллическом материале независимо от формы индентора.

Причиной образования микротрещин является деформация, вызванная приложением к материалу локального напряжения, Последовательное нанесение ряда уколов приводит к созданию смыкающейся линии микротрещин, совпадающей с плотно упакованными кристаллографическими направлениями. Создание смыкающейся линии микротрещин приводит к образованию магистральной трещины в заданном направлении. Это снижает усилие разламывания и улучшает качество боковых и рабочих граней кристаллов, т,к. для зарождения боковых трещин, направленных в сторону от магистральной, требуется большая энергия активации образования трещин, Образование сплошной линии микротрещин создает наведенное микроскопическое упругое поле, подавляющее все иные упругие поля, и обеспечивает однородное напряженное состояние вдоль всего направления распространяющегося разрушения, т,е. сплошная линия микротрещин создает как бы узкий деформированный канал, своего рода волновод, по которому происходит продвижение трещины в заданном направлении, Пример. Получение зоны концентрации механических напряжений на монокристаллической пластине арсенида галлия марки АГЧП-4 в плоскости (100) проводили на м кротвердомере ПУТ-3 вдоль плотно

1744737

Составитель О,Бочкин

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н,Король

Редактор M.Циткина

Заказ 2200 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патен-", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 упакованных кристаллографических направлений (011) и (011). На предметный стол ик ПМТ-3 помещается пластина и фиксируется. Пластина устанавливается таким образом, чтобы визуальная линия окуляра микроскопа проходила вдоль заданного направления нанесения зон концентрации. В качестве индентора была использована алмазная пирамида, Усилие на индентор составляло 50 — 200 г. Шаг между микроуколами выбран экспериментально, он составлял 50-80 мкм и определялся длиной распространения микротрещины от алмазной пирамиды при ее воздействии на пластину. Предварительно на обеих сторонах пластины были созданы охранные дорожки, образованные полосками из подпыленного металла толщиной 1- 2 мкм.

Это предотвращает распространение магистральной трещины в сторону от выбранных кристаллографических направлений и как бы улавливает боковые микротрещины.

После того как был нанесен ряд микроуколов, пластину, кратковременно помещали в жидкий азот, Помещение плаетины перед приложением разрушающего изгиба в жидкий азот способствует дальнейшему развитию магистральных трещин за счет температурного перепада. В итоге поверхность пластины окая.ется растянутой, а внутренние слои сжатыми, Растягивающие напряжения способствуют распространению магистральной трещины вдоль подготовленного канала. Трещина распространяется ровно и оставляет хорошую без сколов поверхность раздела. Затем пластину разламывали на отдельные кристаллы с помощью валика. Нарушенная зона при предложенном способе разделения монокристаллических пластин на кристаллы составляет не более 15-25 мкм. Применение

5 способа позволяет повысить выход годных кристаллов на 5-7 .

Формула изобретения

1. Способ разделения монокристалли10 ческих пластин на кристаллы, включающий создание на поверхности пластины ряда последовательно расположенных вдоль плотно упакованных кристаллографических направлений зон концентрации механиче15 ских напряжений и последующее разламывание пластины до ее разделения на отдельные кристаллы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных за счет уменьшения дефектов на боковых и

20 рабочих гранях кристалла, создание зон концентрации механических напряжений осуществляют путем нанесения микроуколов индентором, причем форму индентора, давление и число микроуколов выбирают из

25 условия образования смыкающихся между собой микротрещин.

2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что перед нанесением микроуколов индентором на лицевой и тыльной сторонах

30 пластины формируют ограничительные зоны, расположенные параллельно плотно упакованным кристаллографическим направлениям.

3. Способпоп.1, отличающийся

35 тем, что после нанесения микроуколов индентором пластину кратковременно охлаждают в жидком азоте.