Способ разделения монокристаллических пластин на кристаллы — SU 1744737 (original) (raw)
)5 Н 01 21 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АЗДЕЛЕНИЯ МОНОКРИ Х ПЛАСТИН НА КРИСТАЛ(57) Способ ра ских пластин на технология изг ность: на повер индентором вдо стал лографичес ряд последова концентрации образуется маг ковых ответвле сторон пластин ки напылением микроуколов и временно в жид 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 от на .есенных рисок образуются нарушенные области с большим количеством микротрещин, сколов и других дефектов, что приводит,к браку готовых кристаллов. троннои для разстин на х микроров акту- деление отдельм дефекдействия льными,звестен способ рических пластинрайбирования алий в нанесении ны параллельно плталлографическимывных рисок, обракой алмазного резц азделения монокрина кристаллы путем мазным резцом, соа поверхности плаотно упакованным направлениям не.- зованных режущей а, по которым затем сталл их ск стоящ стин крис прер кром ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Бочкин О.И. и др. Механическая обработка полупроводниковых материалов.М.: Высшая школа, 1983, с, 65, 102.Ясаппе О., Ят 11) О, ЯсгЬ 1 п 9 СогпроцпсЯегпсопсцстогз; Ап Арр 1 са 1 опз Рггпег, -М 1 сгоеестгоп 1 с Мапц 1 асыгп 9 апб Тез 1 п 9,1988, ч. 11, М 7, р, 10-11,Изобретение относится к эле технике и может быть использовано деления монокристаллических пл кристаллы.При изготовлении интегральнь схем и полупроводниковых прибо альной задачей является раз монокристаллических пластин на ные элементы и кристаллы, при это ты на них, возникающие от воз инструмента, должны быть минима зделения монокристалличекристаллы. Использование:отовления микросхем. Сущхность пластины алмазнымль плотно упакованных кри-.ких направлений создаюттельно расположенных зонмеханических напряжений,истральная трещина без боний. Предварительно с двухы создают охранные дорожполосок, после нанесенияластину помещают краткокий азот. 2 з.п, ф-лы,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 концен.5 10 15 2025 30 35 40 45 50 55 трации механических напряжений осуществляют путем нанесения микроуколов индентором до образования смыкающихся междусобой микротрещин.Кроме тогоперед нанесением микроуколов индентором на лицевой и тыльнойсторонах пластины формируют ограничительные зоны, расположенные параллельноплотно упакованным кристаллографическим направлениям.После нанесения микроуколов индентором пластину кратковременно охлаждают вжидком азоте,Как известно, плотно упакованные кристаллографические направления в полупроводниковом монокристаллическомматериале совпадают с направлениями плоскостей скольжения и скалывания материала, При локальном воздействии индентораперпендикулярно поверхности пластины наее поверхности образуется фигура укола,возника ощая благодаря процессам скольжения и скалывания, при этом направлениелучей микротрещин от микроукола индентором совпадает с плотно упакованными кристаллографическими направлениями вмонокристаллическом материале независимо от формы индентора.Причиной образования микротрещинявляется деформация, вызванная приложением к материалу локального напряжения,Последовательное нанесение ряда уколовприводит к созданию смыкающейся линиимикротрещин, совпадающей с плотно упакованными кристаллографическими направлениями. Создание смыкающейсялинии микротрещин приводит к образованию магистральной трещины в заданномнаправлении. Это снижает усилие разламывания и улучшает качество боковых и рабочих граней кристаллов, т,к, для зарождениябоковых трещин, направленных в сторонуот магистральной, требуется большая энергия активации образования трещин, Образование сплошной линии микротрещинсоздает наведенное микроскопическое упругое поле, подавляющее все иные упругиеполя, и обеспечивает однородное напряженное состояние вдоль всего направленияраспространяющегося разрушения, т,е.сплошная линия микротрещин создает какбы узкий деформированный канал, своегорода волновод, по которому происходитпродвижение трещины в заданном направлении,П р и м е р. Получение зоны концентрации механических напряжений на монокристаллической пластине арсенида галлиямарки АГЧПв плоскости (100) проводилина м кротвердомере ПУТвдоль плотно1744737 Составитель О,БочкинТехред М,Моргентал Корректор Н,Король Редактор М.Циткина Заказ 2200 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 упакованных кристаллографических направлений 011 и 011). На предметный столик ПМТпомещается 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 созданыохранные дорожки, образованные полосками из подпыленного металла толщиной 1-2 мкм, Это предотвращает распространение магистральной трещины в сторону от выбранных кристаллогрэфических направлений и как бы улавливает боковые микротрещины.После того как был нанесен ряд микро- уколов, 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 моно- кристаллических пластин на кристаллы составляет не более 15-25 мкм, Применение 5 способа позволяет повысить выход годныхкристаллов на 5-7 ф . Формула изобретения1, Способ разделения монокристалли 10 ческих пластин на кристаллы, включающийсоздание на поверхности пластины ряда последовательно расположенных вдоль плотно упакованных кристаллографическихнаправлений зон концентрации механиче 15 ских напряжений и последующее разламывание пластины до ее разделения наотдельные кристаллы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения выхода годныхза счет уменьшения дефектов на боковых и20 рабочих гранях кристалла, создание зонконцентрации механических напряженийосуществляют путем нанесения микроуколов индентором, причем форму индентора,давление и число микроуколов выбирают из25 условия образования смыкающихся междусобой микротрещин,2. Способ по и, 1, о тл и ч а ю щи й с ятем, что перед нанесением микроуколов индентором на лицевой и тыльной сторонах30 пластины формируют ограничительные зоны, расположенные параллельно плотноупакованным кристаллографическим направлениям.3. Способ по и, 1, отл ича ю щи й с я35 тем, что после нанесения микроуколов индентором пластину кратковременно охлаждают в жидком азоте.