專利名稱：：同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法本發(fā)明涉及一種同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法。通常借助線狀鋸將半導體材料工件切割成晶片。在現(xiàn)有技術中使用線狀鋸將圓柱形單晶或多晶半導體材料，例如硅的工件在一次加工操作中同時切割成多個晶片。在這種情況下，線狀鋸的生產能力對于該方法的經濟可行性而言非常重要。根據生產它們的方式，在晶片生產中獲得較短和較長的棒件。還常常必需要從單晶切割出棒部分，例如為了研究晶體性質。那么，為了在鋸開這些不同棒長度時提高生產能力，要將多個工件同時夾在線狀鋸中并在一次加工操作中切割。US6119673描述了同時切割多個一個接一個共軸設置的圓柱工件。為此，使用常規(guī)的線狀鋸，多個工件分別粘連結合在鋸帶上，鋸帶采用共軸布置的方式以特定間距固定在公共安裝板上，由此將它們夾在線狀鋸中并同時切割。這樣產生對應于工件數量的若干晶片包，其仍然固定在安裝板上。切割之后，將隔板松散地放入晶片包之間的空間中，以免混淆各個包的晶片。US6802928B2描述了一種方法，其中，將截面相同的偽工件粘連結合到待切割的工件端面上，與工件一起被切割并隨后拋棄。這是為了防止在切割的最后階段工件兩端獲得的晶片散開，因此改善了晶片幾何形狀。這種方法具有非常大的缺點，即使用受線狀鋸尺寸限制的組(gang)長度的一部分來切割"沒用的"偽工件。此外，偽工件的提供、操作和粘結結合非常精巧，難以控制。在如US6119673中描述的在線狀鋸中同時切割多個工件期間，也不能最理想地使用線狀鋸的組長度，因為由于制造它們的方式，待切割的工件的長度非常不同。只要工件由單晶半導體材料構成，尤其會出現(xiàn)這種問題，因為公知的晶體拉制過程僅允許有一定可用長度的晶體，或者為了監(jiān)測晶體拉制過程_如上所述_必需要拆分晶體并在晶體的各位置生產試樣。DE102006050330公開了一種利用線狀鋸將至少兩個圓柱工件同時切割成多個晶片的方法，其中，從工件庫存中選擇2個或更多工件，在安裝板上將它們一個接一個地固定住，分別在工件之間相應保持一定最小距離，將它們夾在線狀鋸中并借助線狀鋸垂直于其縱軸(幾何軸)切割。這種方法能夠更好地利用線組長度。為了避免混淆，類似于US6119673中所述的方法，在晶片包之間橫向插入隔片并然后固定在晶片載體上。隔片還保護晶片包，以免橫向向外傾斜。所有公知方法的共同特征是要保持棒件之間的距離以切割棒件。已經發(fā)現(xiàn)，在上述方法中，與由特定長度的單個半導體棒切割得到的晶片相比，從以這種方式組裝的相應長度棒鋸出的晶片發(fā)生幾何形狀變化。即使在合成棒和單棒同樣長且因此所用的線組相同，也會觀察到這種情況。除了厚度變化(TTV，GBIR)之外，半導體晶片兩個表面的平面性也非常重要。在借助線狀鋸切割半導體單晶，例如硅單晶之后，由此生產的晶片具有起伏的表面。在后續(xù)步驟中，例如在打磨或精磨中，根據波紋的波長和幅值以及材料去除深度，可以部分或全部去除這種波紋。在最壞的情況下，這種表面不平度("表面不平整度"、"波紋")可以具有從幾個mm到例如50mm的周期，即使在完成的半導體晶片上拋光之后仍然能檢測到這種表面不平度，在完成的半導體晶片中，它們對局部幾何形狀具有負面影響。已發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術公知的方法的缺點對于弓形和翹曲參數影響尤其重大，弓形和翹曲是實際晶片形狀與期望的理想晶片形狀(或"sori")之間偏差的測量結果。這尤其適用于晶片的翹曲。在SEMI標準M1-1105中定義了翹曲，其表示晶片中平面相對于晶片背面基準平面的最小和最大偏差的差異。簡單地說，翹曲表示晶片變形的度量。因此本發(fā)明的目的是避免這種幾何偏差，尤其是改善由復合棒制造的晶片的翹曲。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術中這些幾何偏差是因為棒件間距導致的技術工藝變化引起的。該目的是通過一種借助線狀鋸同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法實現(xiàn)的，該方法包括如下步驟a)從工件庫存中選擇至少兩個從一個或多個半導體棒切割下來的工件；b)研磨每個棒的兩個端面中的至少一個；c)利用緊固裝置在其被研磨端面上將所述至少兩個工件粘合在一起，以生產復合棒工件，并沿縱向將所述復合棒工件固定在安裝板上，由于位于它們之間的所述緊固裝置，工件之間分別僅有一距離；d)將其上固定有所述復合棒工件的安裝板夾在線狀鋸中；以及e)借助所述線狀鋸垂直于其縱軸切割所述復合棒。優(yōu)選利用線狀鋸執(zhí)行步驟a)中的工件切割。同樣適合使用內孔鋸。步驟c)中使用的緊固裝置優(yōu)選為粘合劑。研磨端面，使得粘合結合在一起的至少兩個工件的兩個端面是平面平行的，這允許將兩個棒件之間的粘合接頭做得盡可能小。優(yōu)選地，僅將來自同一半導體棒的相鄰棒位置的棒工件粘合在一起。因此，兩個棒件優(yōu)選具有相同的晶體規(guī)格(例如缺陷性質、摻雜等)。優(yōu)選地，將兩個棒件精確地粘合在一起。此外，優(yōu)選在將拉制邊緣對齊的同時(使它們平齊)將棒件粘合在一起。粘合在一起的棒優(yōu)選具有小于或等于380mm的總長度。優(yōu)選將兩成分粘合劑用作粘合劑。例如，來自HuntsmanAdvancedMaterials的Araldite牌高性能兩成分粘合劑適用于此。最后，借助線狀鋸將復合棒切割成晶片。根據現(xiàn)有技術執(zhí)行線狀鋸鋸割步驟本身。優(yōu)選在線狀鋸鋸割步驟之前將復合棒研磨圓滑。然而，類似地，優(yōu)選在將工件組合形成復合棒之前將它們研磨圓滑。在將單個晶體鋸成個體棒件時，常規(guī)上切割到幾何軸。然而，接下來，常規(guī)上平行于晶軸將個體棒件(在取向之后)研磨圓滑。幾何軸和晶軸之間的差異導致端面對應的傾斜，這是通過對端面進行相應的直角研磨校正的。對于先前占據單個晶體中相鄰位置的工件而言情況是不同的。這里，也可以想到，且優(yōu)選避免研磨端面，對于要在將其研磨圓滑之前組裝成復合棒的工件而言，即，在復合棒中將工件研磨圓滑。4與現(xiàn)有技術相比，不利用隔片而將棒件組裝成復合棒并隨后鋸開實現(xiàn)了更高的經濟可行性，因為線狀鋸的使用得到進一步提高。另一方面，在鋸開過程中，根據本發(fā)明的復合棒表現(xiàn)得類似于單個棒。可以避免現(xiàn)有技術中觀察到的幾何偏差。優(yōu)選地，詳細地采取以下流程a)首先，將借助帶鋸從晶體切割下的工件，可能是不同長度的工件研磨圓滑。在研磨圓滑之后，以相對于晶軸和取向設置定義的角度設置研磨棒件端面。然后使棒件的兩個端面嚴格彼此平行；b)存儲通過這種方式制備的棒件并使得可為組裝規(guī)劃系統(tǒng)所用。規(guī)劃系統(tǒng)確定最大限度利用組長度的理想配置并為制備復合棒建議這一配置；c)準備所選的棒件進行粘合，即，清潔要粘合的位置，(例如借助有鋸齒的抹刀)以定義的層厚施加粘固粉，借助粘合裝置對齊，組裝并使晶片包固定平齊，粘合并固定鋸帶并最后固化粘合劑；d)借助線狀鋸鋸開復合棒；e)檢測粘合位置，去除粘固粉并分開棒。優(yōu)選在橫向表面上事先為棒件提供對應標記以便標識材料。范例為了盡可能有效率地使用線狀鋸中的線組長度，將兩個棒件(來自同一原始半導體棒)粘合在一起并通過線狀鋸鋸割來"晶片化"，即切割成晶片。為目，將處于未研磨圓滑狀態(tài)下的硅棒件鋸成2個長度分別為97mm和91mm的棒件。利用Araldite牌兩成分粘合劑在端面上將兩個棒件粘合在一起并與正確的拉制邊緣對齊。隨后將該"復合棒"研磨圓滑并借助利用鋅線的線狀鋸鋸成晶片，并進行全面分析。這種情況的優(yōu)點是所用的Araldite牌兩成分粘合劑可以被鋸透。在該范例中，兩個棒件的棒取向是相同的。實質上，工件是從工件庫存中選擇的，可能是不同長度的，因此以最佳方式利用了線狀鋸的組長度。由于未使用隔片，組裝的工件之間的粘合接頭是最小的，因此更好地利用了線狀鋸的能力，與現(xiàn)有技術相比這進一步提高了工藝的生產能力?？梢栽诟鶕景l(fā)明的方法中使用常規(guī)線狀鋸。這些線狀鋸的基本部件包括機架、前向饋送裝置和鋸開工具，鋸開工具由一組平行線部分構成。一般將工件固定在安裝板上并與其一起夾在線狀鋸中。通常，由多個平行線部分形成線狀鋸的線組，線組在至少兩個(任選地，甚至為3、4或更多個)導線輥之間拉緊，導線輥可旋轉地固定，且至少一個導線輥被驅動。線部分通常屬于單個有限長的線，螺旋地繞輥系統(tǒng)引導該單根線，并從庫存輥解開，纏繞到接收輥上。組長度是指沿著平行于導線輥軸且垂直于線部分的方向從第一到最后線部分測量到的線組的長度。在鋸開過程中，前向饋送裝置引起線部分和工件的相互相反的相對運動。作為這種前向饋送運動的結果，其上應用了鋸割懸濁液的線通過工件工作，以形成平行的鋸痕。鋸割懸濁液也稱為稀漿，包含懸浮于液體中的硬質材料顆粒，例如碳化硅。也可以使用牢牢粘合了硬質材料顆粒的鋸線。在這種情況下，不必施加鋸割懸濁液。僅僅需要供應液冷潤滑油，其保護線和工件不過熱，同時將工件切屑送出切割槽。被組裝形成復合棒的圓柱工件可以由可被線狀鋸處理的材料，例如多晶或單晶半導體材料，如硅構成。對于單晶硅而言，通常通過將基本圓柱形硅單晶鋸成長度從幾厘米到幾十厘米的晶體工件來生產工件。晶體工件的最小長度一般為5cm。工件，例如由硅構成的晶體工件，一般具有非常不同的長度，但始終具有相同的截面。術語"圓柱形"不應被解釋為表示工件必須具有圓形截面。相反，工件可以具有任何廣義圓柱體的形狀，盡管優(yōu)選將本發(fā)明應用于具有圓柱形截面的工件。廣義圓柱體是由具有閉合準曲線和兩個平行面，即圓柱底面的圓柱表面圍成的幾何體。優(yōu)選不將復合棒直接固定在安裝板上，而是首先固定于所謂的鋸帶或鋸割支撐上。通常通過粘結結合將工件固定在鋸帶上。將安裝板與固定于其上的復合棒一起夾在線狀鋸中，并基本垂直于其縱軸同時將其切割成晶片。下面將借助于附圖解釋本發(fā)明。圖1示意性地示出了組合形成復合棒1的兩個工件11和12、粘合接頭2、鋸帶3和安裝板4。利用兩成分粘合劑組裝工件11和12以形成復合棒1。將兩個工件粘連結合在一起的端面的制造精度允許將粘合接頭2選擇得盡可能小。將組裝成復合棒1的工件11和12粘結到鋸帶3上。將包括兩個工件11和12的復合棒1與鋸帶3—起固定在安裝板4上并夾在線狀鋸中。表l示出了根據現(xiàn)有技術的組裝棒件(第2列)和根據本發(fā)明的復合棒(第3列)的幾何參數的各種比較值。為每個參數給出了三個不同分數值的三個值于是，Wav_max97.7%=6.29iim/mm表示97.7%的晶片具有56.29ym/mm或更小的Wav_max等。相對于現(xiàn)有技術，發(fā)現(xiàn)幾乎所有被研究參數和分數值都具有顯著改善。例如，通過掃描電容傳感器對來判斷晶片在鋸的前向饋送方向上的幾何形狀。首先，獲取前側和背側信號的差異。為了確定波紋度，在這樣獲得的評價曲線上通過長度為10mm的窗口。窗口之內的最大偏差產生針對窗口中心的新值(滾動廂車過濾)。在晶片上整個掃描之內的最大偏差(峰到谷(PV))為WaViness_max(WaV_max)。以同樣的方式確定Wavinessjn，但僅考慮初始50mm的掃描(線狀鋸切割區(qū)域)(類似于此Wav_out)。弓形和翹曲代表晶片變形的測量結果。翹曲是整個晶片的中性纖維(neutralfiber)與基準平面(三維)的(向上和向下)最大偏差之和。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>線性形狀范圍(LSR)對應于沿鋸的前向饋送方向掃描的中線纖維(neutralfiber)與基準直線(二維)的最大偏差之和。GBIR原來也稱為TTV，對應于總的厚度變動(厚度最大和最小值之間的差異)。例如，來自E+HEichhorn+Hausmann的測量儀器MX7012(對于被鋸晶片而言是一種高分辨率的厚度和表面剖面測量儀)適于確定所述幾何參數。而且，對于單個棒(未由個體工件組裝)、根據本發(fā)明的復合棒以及根據現(xiàn)有技術由工件組裝的棒(彼此分開，獨立工件)確定一次被切割晶片的翹曲分布(分數值％相對于翹曲數值ym)。所有棒都具有相同的380mm長度、相同的晶體技術規(guī)格和相同的取向。與現(xiàn)有技術中組裝的工件相比，發(fā)現(xiàn)翹曲分布得到顯著改善。這確認了在線狀鋸鋸割期間，根據本發(fā)明的復合棒表現(xiàn)得不像從工件組裝的單個棒那樣。對于具有要求的翹曲技術規(guī)格的訂單而言，因此本發(fā)明使得能夠從復合棒生產多個晶片，該晶片具有較低水平的"翹曲"幾何參數的較窄分布。類似地，圖2針對根據現(xiàn)有技術從兩個工件組裝得到的棒和根據本發(fā)明的復合棒示出了Wavjiiax參數的分布，所述復合棒也是從兩個工件組裝的，但根據本發(fā)明，這些工件彼此間僅隔開緊固裝置(兩成分粘合劑)。針對七批工件A和工件B，在工件A和B的粘合位置附近分別描繪出Wavjiiax值。在切割之后，一批包括在匣(晶片盒)中依次接收的多個晶片("拆分批")。為每一批確定每個晶片的Wavjiiax值。5示出了復合棒的工件A和B之間的結合位置或粘合位置。在根據現(xiàn)有技術的雙棒中，在批Al和Bl之間有距離。工件未粘合在一起，相反，它們彼此間隔一定距離粘合在鋸帶上。對于根據現(xiàn)有技術的雙棒，在批Al和Bl之間發(fā)現(xiàn)Wavjiiax值有很大跳躍。在根據本發(fā)明的復合棒中，在鋸開之后沒有發(fā)生波紋度的這種跳躍批A1和B1的波紋度值幾乎相同，這顯示了根據本發(fā)明的方法的優(yōu)點。批B7之后的批(圖中未示出)顯示了更高的Wavjiiax值。由此也解釋了表1中所示的更高分數值。不過，在單棒中也發(fā)生這種波紋度的升高，在本發(fā)明的范圍中這并非關注點。圖2僅涉及到工件A和工件B過渡區(qū)域中波紋度的曲線。對于具有要求的波紋度規(guī)格的訂單而言，因此本發(fā)明使得能夠從復合棒生產多個晶片，晶片具有"波紋度"參數的較窄分布(參見表l)，尤其是同時避免了在組裝工件的結合位置區(qū)域中在現(xiàn)有技術中觀察到的跳躍，如圖2所示。權利要求一種借助線狀鋸同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法，包括如下步驟a)從工件庫存中選擇至少兩個從一個或多個半導體棒切割下來的工件；b)研磨每個棒的兩個端面中的至少一個；c)利用緊固裝置在其被研磨端面上將所述至少兩個工件粘合在一起，以生產復合棒工件，并沿縱向將所述復合棒固定在安裝板上，由于位于它們之間的所述緊固裝置，工件之間僅分別有一距離；d)將其上固定有所述復合棒工件的安裝板夾在所述線狀鋸中；以及e)借助所述線狀鋸垂直于其縱軸切割所述復合棒。2.根據權利要求l所述的方法，其中，在步驟a)中利用線狀鋸或內孔鋸切割工件。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，將來自同一半導體棒的相鄰棒位置的工件粘合在一起。4.根據權利要求1到3中的一項所述的方法，其中，將兩個工件精確地粘合在一起。5.根據權利要求1到4中的一項所述的方法，其中，在將拉制邊緣對齊(使它們平齊)的同時將所述工件粘合在一起。6.根據權利要求1到5中的一項所述的方法，其中，粘合在一起的棒具有小于或等于380mm的總長度。7.根據權利要求1到6中的一項所述的方法，其中，所述緊固裝置是用于將所述至少兩個工件粘合在一起的粘合劑。8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述緊固裝置是用于將所述至少兩個工件粘合在一起的兩成分粘合劑。9.根據權利要求l到8中的一項所述的方法，其中，在根據e)的線狀鋸鋸割步驟之前所述復合棒研磨圓滑。10.根據權利要求1到8中的一項所述的方法，其中，在組裝所述工件以形成所述復合棒之前已經將所述工件研磨圓滑。11.根據權利要求io所述的方法，其中，如果工件占據原始半導體棒中的相鄰棒位置，不進行根據b)的端面研磨，并且在將它們研磨圓滑之前組裝所述工件以形成復合棒。12.根據權利要求1到11中的一項所述的方法，其中，以相對于晶格和取向設置的已定義角度設置研磨所述工件的兩個端面，使得所述工件的端面嚴格彼此平行。13.根據權利要求1到12中的一項所述的方法，其中，出于材料標示的目的，在橫向表面上為所述工件提供對應標記。14.一種復合棒，其包含在平行端面結合在一起的至少兩個半導體材料工件，在借助線狀鋸切割成多個晶片時，所述復合棒表現(xiàn)得基本與不是由工件組裝成的半導體材料單棒一樣，尤其是由所述復合棒制造的晶片的翹曲值分布與從單棒獲得的晶片的翹曲值無實質性的不同。15.根據權利要求14所述的復合棒，其中，從第一工件中與第二工件的端面粘合在一起的端面區(qū)域中切割的晶片的Wavinessjiiax參數與從第二工件中類似的與所述第一工件的端面粘合在一起的端面區(qū)域中切割的晶片的Wavinessjiiax無實質性的不同。16.—種半導體晶片，其是借助線狀鋸從根據權利要求14或權利要求15所述的復合棒切割得到的。全文摘要一種借助線狀鋸同時將半導體材料復合棒切割成多個晶片的方法，包括如下步驟a)從工件庫存中選擇至少兩個從一個或多個半導體棒切割下來的工件；b)研磨每個棒的兩個端面的至少一個；c)利用緊固裝置在其被研磨端面上將所述至少兩個工件粘合在一起，以生產復合棒工件，并沿縱向將所述復合棒固定在安裝板上，由于定位于它們之間的所述緊固裝置，工件之間僅分別有一距離；d)將其上固定有所述復合棒工件的安裝板夾在線狀鋸中；以及e)借助所述線狀鋸垂直于其縱軸切割所述復合棒。文檔編號B24B37/04GK101728259SQ20091020400公開日2010年6月9日申請日期2009年9月30日優(yōu)先權日2008年10月15日發(fā)明者A·里格爾,H·厄勒克魯格,J·舒斯特申請人:硅電子股份公司