Способ лазерного расслаивания полупроводниковой пластины

Изобретение относится к способу лазерного расслаивания полупроводниковой пластины. Способ включает следующие этапы: фокусировку лазера внутри полупроводниковой пластины (10) для формирования множества точек (19) разрыва, при этом множество точек (19) разрыва располагается на разделяющей поверхности (20); и приложение при температуре не ниже 0 К сил с противоположными направлениями к противоположным сторонам полупроводниковой пластины (10), вследствие чего полупроводниковая пластина делится (10) на две части вдоль разделяющей поверхности (20). 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[001] Настоящее изобретение относится к области лазерной микрообработки, а более конкретно относится к способу лазерного расслаивания полупроводниковой пластины.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[002] При производстве полупроводника кремниевой полупроводниковой пластины с целью получения одной кремниевой полупроводниковой пластины, имеющей относительно меньшую толщину, в настоящее время известный способ обработки заключается сперва в разрезании стержня кристалла посредством способа резки проволочным электродом, а затем стержень кристалла шлифуется и утончается до заданной толщины. Недостаток данного способа обработки заключается в бесполезном расходовании материала, довольно большая часть кремниевой полупроводниковой пластины истирается в процессе шлифования, вызывая, таким образом, потерю материалов.

[003] В связи с развитием полупроводниковой промышленности и непрерывным стимулированием осознания сохранения энергии и охраны окружающей среды следует разработать более научный и не допускающий потерь способ, исходно технология лазерного расслаивания применяется для производства кремниевой полупроводниковой пластины расслаиванием, но существующая технология расслаивания имеет некоторые недостатки. Устройство лазерного расслаивания кристаллической кремниевой полупроводниковой пластины применяет полый вал вращения для осуществления прохождения лазера через вал вращения, чтобы разрезать кремниевый слиток вдоль под определенным углом, он может не только фокусировать лазер, проходящий через фокусирующую линзу, на поверхности кремниевой полупроводниковой пластины, подлежащей разрезанию, но также позволяет лазерной фокусирующей головке не находится под воздействием при перемещении остаточного кремниевого слитка. Тем не менее, оно применяет исключительно лазер для выполнения обработки с большой мощностью излучения, из-за высокой мощности лазера и хрупкости кремниевого слитка в кремниевом слитке легко образуются трещины, вызывая тем самым риск большей отбраковки при обработке всего кремниевого слитка.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[004] Таким образом, чтобы решить проблемы бесполезного расходования материала и риска большой отбраковки, необходимо предусмотреть способ лазерного расслаивания полупроводниковой пластины.

[005] Способ лазерного расслаивания полупроводниковой пластины включает: фокусировку лазера внутри полупроводниковой пластины для формирования множества точек разрыва, при этом множество точек разрыва располагается на разделяющей поверхности; и приложение при температуре от -400 К до 0 К сил с противоположными направлениями к противоположным сторонам полупроводниковой пластины, вследствие чего полупроводниковая пластина делится на две части вдоль разделяющей поверхности.

[006] В способе лазерного расслаивания множество точек разрыва формируются внутри полупроводниковой пластины, полупроводниковая пластина на противоположных сторонах плоской поверхности, на которой располагаются точки разрыва, тянется в противоположных направлениях при условии низкой температуры, в результате чего полупроводниковая пластина будет разделена по точкам разрыва. Так как это выполняется при условии низкой температуры, полупроводниковая пластина может быть эффективно разделена вдоль плоской поверхности, образованной множеством точек разрыва, трудно создать новые разрывы вдоль других направлений, и в конечном итоге достигается бесшовное разделение полупроводниковой пластины. Поверхность отделенной полупроводниковой пластины является гладкой и ровной. Выход годных изделий при обработке является высоким, и он подходит для массового производства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[007] Далее для краткого описания вариантов осуществления или известного уровня техники представлены прилагаемые графические материалы с целью более четкой иллюстрации технических решений в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения или в известном уровне техники. Очевидно, прилагаемые графические материалы в последующем описании представляют собой только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и средние специалисты в данной области техники могут получить другие графические материалы из прилагаемых графических материалов без творческих усилий.

[008] На фиг. 1 представлена блок-схема способа лазерного расслаивания кремниевой полупроводниковой пластины в соответствии с вариантом осуществления;

[009] на фиг. 2a, 2b, 2c, 2d приведены виды в перспективе последовательности технологических операций способа лазерного расслаивания кремниевой полупроводниковой пластины, предусмотренного вариантом осуществления; и

[0010] на фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе внутри точек разрыва кремниевой полупроводниковой пластины, предусмотренных вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0011] Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества будут очевидны из последующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения, как показано на прилагаемых графических материалах. Следует отметить, что конкретный вариант осуществления, показанный в данной заявке, приведен только с целью иллюстрации и не должен рассматриваться как ограничение изобретения.

[0012] Как показано на фиг. 1, способ лазерного расслаивания кремниевой полупроводниковой пластины 10 в соответствии с вариантом осуществления включает следующие этапы:

[0013] На этапе S110 лазер фокусируется внутри кремниевой полупроводниковой пластины для формирования множества точек разрыва, множество точек разрыва располагается на разделяющей поверхности. В частности, лазер фокусируется на плоской поверхности в кремниевой полупроводниковой пластине с образованием множества точек разрыва. Например, множество точек разрыва располагается на одной и той же плоской поверхности, плоская поверхность является разделяющей поверхностью. Например, множество точек разрыва не располагаются на одной и той же плоской поверхности, таким образом, множество точек разрыва укладываются в криволинейную поверхность или укладываются в плоскую поверхность после удаления шума. Например, лазер также может быть сфокусирован в поперечном сечении кремниевой полупроводниковой пластины для формирования множества точек разрыва, в варианте осуществления разделяющая поверхность является плоской. Например, разделяющая поверхность также может быть криволинейной поверхностью. Очевидно, вышеприведенный способ не ограничивается расслаиванием кремниевой полупроводниковой пластины, он также может быть применен к расслаиванию материала, обладающего свойством, подобным кремниевой полупроводниковой пластине.

[0014] На этапе S120 при температуре от -400 К до 0 К силы с противоположными направлениями воздействуют на противоположные стороны кремниевой полупроводниковой пластины, вследствие чего полупроводниковая пластина делится на две части вдоль разделяющей поверхности. В частности, при условии низкой температуры верхняя поверхность и нижняя поверхность кремниевой полупроводниковой пластины тянутся в противоположных направлениях, и кремниевая полупроводниковая пластина разделяется на две части.

[0015] Также как показано на фиг. 2a и фиг. 3, в способе лазерного расслаивания в соответствии с вариантом осуществления множество точек разрыва формуются внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10, и затем при условии низкой температуры кремниевая полупроводниковая пластина с противоположных сторон точек 19 разрыва тянется в противоположных направлениях, в результате чего кремниевая полупроводниковая пластина 10 будет разделена по точкам 19 разрыва. Так как это выполняется при условии низкой температуры, кремниевая полупроводниковая пластина разделяется вдоль плоской поверхности, образованной множеством точек разрыва, при этом трудно создать новые разрывы вдоль других направлений, и в конечном итоге достигается бесшовное разделение кремниевой полупроводниковой пластины. Поверхность отделенной кремниевой полупроводниковой пластины является гладкой и ровной. Выход годных изделий при обработке является высоким, и он подходит для массового производства. В частности, температура при растягивании и разделении кремниевой полупроводниковой пластины находится диапазоне от -400 К до 0 К, при условии низкой температуры кремниевая полупроводниковая пластина разделяется вдоль плоской поверхности, образованной множеством точек разрыва, при этом трудно создать новые разрывы вдоль других направлений.

[0016] Кроме того, перед этапом S120 верхняя поверхность и нижняя поверхность кремниевой полупроводниковой пластины приклеиваются к двум подложкам 15;

[0017] На этапе S120 противоположные стороны кремниевой полупроводниковой пластины приклеиваются к двум подложкам; две подложки тянутся в противоположных направлениях, вследствие чего кремниевая полупроводниковая пластина делится на две части вдоль разделяющей поверхности. Например, две подложки 15 тянутся в противоположных направлениях, чтобы разделить кремниевую полупроводниковую пластину 10 на две части вдоль разделяющей поверхности; и затем подложка отделяется от кремниевой полупроводниковой пластины, а две части кремниевой полупроводниковой пластины очищаются.

[0018] Как показано на фиг. 2a, 2b и фиг. 3, кремниевая полупроводниковая пластина 10 размещается горизонтально на рабочем столе (не показан), а затем лазер 14 проходит через фокусирующую линзу 13 и фокусируется, фокальная точка находится внутри кремниевой полупроводниковой пластины 13, и внутри кремниевой полупроводниковой пластины формируется множество точек 19 разрыва. Множество точек 19 разрыва располагается на одной и той же разделяющей поверхности 20, кремниевая полупроводниковая пластина 10 разделяется на верхнюю часть и нижнюю часть (кремниевую полупроводниковую пластину 11, 12) по плоской поверхности, образованной точками 19 разрыва. Как показано на фиг. 2c, при низкой температуре верхняя поверхность и нижняя поверхность кремниевой полупроводниковой пластины, которая образует множество точек 19 разрыва, тянутся в противоположных направлениях. В варианте осуществления разделяющая поверхность представляет собой поперечное сечение кремниевой полупроводниковой пластины, множество точек разрыва равномерно распределяются на разделяющей поверхности. В других, чтобы равномерно распределить силу тяги на кремниевой полупроводниковой пластине 10, верхняя поверхность и нижняя поверхность приклеиваются к подложкам 15, имеющим одинаковую форму, и затем к подложке 15 прикладывается внешняя сила, и получаются две отдельные кремниевые полупроводниковые пластины (11, 12), как показано на фиг. 2d; в конце подложки 15 отделяются от кремниевой полупроводниковой пластины, а затем две кремниевые полупроводниковые пластины (11, 12) моются.

[0019] Очевидно, в альтернативных вариантах осуществления внешние силы прикладываются к верхней части и нижней части кремниевой полупроводниковой пластины, которая образует множество точек 19 разрыва, чтобы выполнить натяжное действие другими способами, например, принимается всасывание, верхняя поверхность и нижняя поверхность кремниевой полупроводниковой пластины 10 всасываются для выполнения натяжного действия.

[0020] Кроме того, разделяющая поверхность 20 внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10 параллельна верхней поверхности и нижней поверхности кремниевой полупроводниковой пластины 10, в результате чего верхние поверхности отделенных кремниевых полупроводниковых пластин будут параллельными нижним поверхностям отделенных кремниевых полупроводниковых пластин (11, 12), что отвечает требованию дальнейшего использования. Очевидно, в альтернативных вариантах осуществления, они являются непараллельными, и это регулируется в соответствии с требованием, если только все точки 19 разрыва гарантированно будут располагаться на одной плоской поверхности. Например, при обработке отходов отходы могут быть неодинаковой формы, таким образом, плоская поверхность 20 внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10 и горизонтальная поверхность могут образовывать угол, и затем другая плоская поверхность, параллельная углу, многократно обрабатывается, и из отходов получается кремниевая полупроводниковая пластина, удовлетворяющая требованию.

[0021] Кроме того, для того, чтобы гарантировать разделение, на внутреннюю часть кремниевой полупроводниковой пластины действует равномерная сила, и избегаются ненужные разрывы, при этом множество точек 19 разрыва равномерно распределяется на плоской поверхности внутри кремниевой полупроводниковой пластины. В частности, как показано на фиг. 3, расстояние между двумя соседними точками разрыва находится в диапазоне от 1 микрометра до 20 микрометров.

[0022] Кроме того, кремниевая полупроводниковая пластина 10, обработанная способом, предусмотренным вариантом осуществления, может иметь толщину в диапазоне от 0,1 миллиметра до 2 миллиметров. Поскольку толщина кремниевой полупроводниковой пластины 10 является относительно меньшей, обычно могут легко создаваться нерегулярные или неожиданные разрывы при применении другого способа лазерной обработки (например, непосредственном резании), в связи с чем кремниевая полупроводниковая пластина ломается.

[0023] Кроме того, когда лазер представляет собой линейно-поляризованный лазер, результат будет лучше, поверхность – более гладкой и с меньшим количеством трещин. В частности, его поляризационное отношение больше 50:1.

[0024] При обработке линейно-поляризованным лазером более тонкой кремниевой полупроводниковой пластины 10 может быть принят лазер с длиной волны 1064 нанометра, его частота находится в диапазоне от 50 кГц до 500 кГц, длительность импульса находится в диапазоне от 1 наносекунды до 1000 наносекунд.

[0025] Кроме того, для того чтобы контролировать размер разрыва на поверхности резания, энергия лазера, который формирует одну точку разрыва внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10, находится в диапазоне от 0,1 мкДж до 100 мкДж.

[0026] Кроме того, для того чтобы контролировать размер и направление разрывов на поверхности резания, размер одной точки разрыва, образованной внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10 посредством лазера, находится в диапазоне от 0,1 микрометра до 10 микрометров, т.е. диаметр каждой точки разрыва находится в диапазоне от 0,1 микрометра до 10 микрометров.

[0027] В показанном варианте осуществления верхняя поверхность и нижняя поверхность кремниевой полупроводниковой пластины 10 приклеиваются к подложкам 15 посредством полимерного клея. Полимерный клей может представлять собой поливиниловый спирт или мономер винилацетата. Когда кремниевая полупроводниковая пластина 10 разделена при условии низкой температуры, подложка и кремниевая полупроводниковая пластина могут быть отделены посредством нагревания.

[0028] На этапе растягивания подложек в противоположных направлениях при условии низкой температуры, чтобы разделить полупроводниковую пластину, например, на две части, температура находится в диапазоне от -400 К до 0 К.

[0029] С целью концентрирования энергии, фокусируемой лазером, фокусирующая линза 13, выполняющая фокусирование лазера 14, представляет собой линзу объектива со значением числовой апертуры, значения числовой апертуры находятся в диапазоне от 0,3 до 0,8, фокусирующие увеличение находится в диапазоне от 20 до 100.

[0030] Кроме того, размеры периодических плотно расположенных лазерных точек 19 разрыва внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10 после обработки могут быть изменены посредством регулировки параметров лазерной обработки. Расстояние D между лазерными точками 19 разрыва вдоль направления X разрыва может регулироваться посредством изменения скорости V рабочего стола (координатного типа) и частоты F лазера, D=V/F, шаг Y ряда лазерных точек 19 разрыва вдоль направления Y может быть обеспечен посредством настройки программного обеспечения.

[0031] Кроме того, для того чтобы гарантировать согласованность глубин точек 19 разрыва внутри кремниевой полупроводниковой пластины 10, когда рабочий стол (не показан) приводится в движение для перемещения кремниевой полупроводниковой пластины 10, постоянство глубин может быть гарантировано в режиме реального времени с помощью измерительной системы измерения положения (не показана).

[0032] В показанном варианте осуществления система измерения положения включает дальномерное оборудование (не показано), дальномерное оборудование может отслеживать колебания по толщине кремниевой полупроводниковой пластины 10 в режиме реального времени с помощью выявленного напряжения, осуществляя повышение или понижение в реальном масштабе времени фокальной точки фокусирующей линзы 13 согласно колебаниям по толщине кремниевой полупроводниковой пластины 10, обеспечивая гарантию стабильности глубины обработки и улучшая стабильность результата обработки и выход годных изделий.

[0033] Способ лазерного расслаивания, предусмотренный вариантом осуществления, обеспечивает расслаивание кремниевой полупроводниковой пластины почти без потерь, по сравнению с известным способом резки проволочным электродом он может значительно уменьшить потери материала. По сравнению с существующей технологией лазерной резки он может уменьшить главным образом ломание кремниевой полупроводниковой пластины и имеет большой потенциал применения и место для внедрения в полупроводниковой промышленности, например, в отношении кремниевой полупроводниковой пластины. Очевидно, способ лазерного расслаивания, предусмотренный вариантом осуществления, не ограничивается расслаиванием кремниевой полупроводниковой пластины, таким способом может быть обработан материал, обладающий свойством, подобным кремниевой полупроводниковой пластине.

[0034] Вышеизложенное представляет собой еще одну иллюстрацию настоящего изобретения со ссылками на конкретные варианты осуществления и не должно рассматриваться как ограничение объема настоящего изобретения. Следует отметить, что изменения и улучшения станут очевидными для специалистов в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение без отступления от его сущности и объема. Таким образом, объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ лазерного расслаивания полупроводниковой пластины, включающий фокусировку лазера внутри полупроводниковой пластины c формированием множества точек разрыва, при этом множество точек разрыва равномерно распределяют на разделяющей поверхности, и

приложение сил при низкой температуре не ниже 0К в противоположных направлениях к противоположным сторонам полупроводниковой пластины с разделением полупроводниковой пластины на две части вдоль разделяющей поверхности,

при этом диаметр каждой точки разрыва выполняют в диапазоне от 0,1 до 10 микрометров.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приложение сил в противоположных направлениях к противоположным сторонам полупроводниковой пластины, вследствие чего полупроводниковая пластина делится на две части вдоль разделяющей поверхности, включает

приклеивание противоположных сторон полупроводниковой пластины к двум подложкам соответственно,

растягивание двух подложек в противоположных направлениях, чтобы разделить полупроводниковую пластину на две части вдоль разделяющей поверхности, и

отделение подложки от полупроводниковой пластины.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что противоположные стороны полупроводниковой пластины приклеивают к двум подложкам посредством полимерного клея.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделяющая поверхность является плоской, и разделяющая поверхность параллельна противоположным сторонам полупроводниковой пластины.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что разделяющая поверхность представляет собой поперечное сечение полупроводниковой пластины.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что расстояние между двумя смежными точками разрыва находится в диапазоне от 1 до 20 мкм.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковая пластина имеет толщину в диапазоне от 0,1 до 2 мм.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют линейно-поляризованный лазер, имеющий поляризационное отношение больше 50:1.