单晶体切割方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于切割具有第一极轴(P1)的单晶体(1)的方法，所述方法包括以下步骤：将所述单晶体(1)相对于切割工具(2)设置为使得第一极轴(P1)基本垂直于待切割平面(SE)；将具有第二极轴(P2)的至少一个另一单晶体(5)设置为使得所述第一极轴(P1)与所述第二极轴(P2)基本平行但彼此相反；以及同时引导所述切割工具(2)沿待切割平面(SE)穿过所述单晶体(1)与所述至少一个另一单晶体(5)。
【专利说明】单晶体切割方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于切割具有极轴的单晶体的方法。
【背景技术】
[0002]根据现有技术，例如由DE 19729578B4已知采用线锯将单晶体锯成或切割成多个薄切片。然后对此类切片进行进一步机械加工，如磨削、珩磨、研磨或抛光。然后这种进一步机械加工后的切片或晶片被加工为半导体。
[0003]为从一个单晶体中切割出尽可能多的切片，并最小化后续机械加工步骤的花费，需将切片的切面锯成或切割成平整的并且精确地平行展开的。在锯具有极轴的单晶体时，存在以下问题，当使用传统切割方法时切片的切割面弯曲。为生成平整表面，就必须对切片进行高成本磨削。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷。特别地，对一种尽可能简单的、低成本的切割方法进行详细说明，该方法将具有极轴的单晶体切割成具有平整切割面的切片。
[0005]该目的可由权利要求1的特征实现。本发明的有利的实施例将由权利要求2至7的特征实现。
[0006]根据本发明，提出一种用于切割具有第一极轴的单晶体的方法。该方法包括以下步骤:
[0007]将单晶体相对于切割工具设置为使得第一极轴基本垂直于待切割平面；
[0008]将具有第二极轴的至少一个另一单晶体设置为使得第一极轴与第二极轴基本平行但彼此相反；以及
[0009]同时引导切割工具沿待切割平面穿过单晶体与至少一个另一单晶体。
[0010]利用所提出的方法，可以以简单的、成本效益的方法将具有第一极轴的单晶体切割为具有平整切割面的切片。
[0011]根据本发明的方法的另一优点在于，该单晶体可采用例如线锯等传统装置进行切割。
[0012]采用根据本发明的方法，另一单晶体用于补偿切割工具穿过单晶体进行切割时的偏差。
[0013]假设相互对立的表面在垂直于极轴的切割平面的任一侧上具有不同的力学特性。因此，施加在切割工具上沿极轴的一个极的方向上作用的力，并使切割工具沿该极的方向偏移。根据本发明，通过同时引导切割工具穿过相邻设置的具有第二极轴的另一单晶体来补偿切割工具的偏移，该第二极轴的两极与第一极轴的两极相对。此处，第一极轴和第二极轴基本平行，换言之，第一极轴与第二极轴相对于平行方向彼此偏移最多1°，优选为最多0.5。。
[0014]根据有利的实施例，所述至少一个另一单晶体几何上形成为使得在引导切割工具时，单晶体中的第一切割长度对于至少一个另一单晶体的第二切割长度偏移最多30%。优选地，第一切割长度和第二切割长度彼此偏移最多20%，尤其优选为偏离最多15%。从而可以生成特别平整的切割面。
[0015]此外，单晶体与另一单晶体有利地具有基本相似的几何结构。垂直于第一极轴延伸的单晶体的中间第一直径相对于垂直于第二极轴延伸的中间第二直径偏移了最多30%已经证明为是有利的。优选地，第一直径和第二直径彼此偏移最多20 %，更优选为偏移最多10%。从而可以实现从具有极轴的单晶体特别高效地生成切片。
[0016]根据另一有利实施例，所述单晶体和所述至少一个另一单晶体在它们的化学组成上相匹配。特别地，所述单晶体和所述至少一个改进单晶体可具有从由氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)构成的组中选择的的化学组成。具有上述组成的单晶体具有一个极轴。它们存在于例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)的闪锌矿结构，或例如氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)的纤维锌矿结构中。
[0017]根据尤其有利的实施例，单晶体和至少一个另一单晶体在它们的晶体点阵对称性上相匹配。所述另一单晶体优选为在化学组成和晶体点阵对称性上均与单晶体相匹配的另一单晶体。
[0018]原则上，任何具有适合这个目的的极轴的单晶体可作为另一单晶体。然而，如果所述单晶体与所述至少一个另一单晶体都由生产切片所期望的材料构成，则可以特别成本有效地并高效地实施根据本发明的方法。
[0019]特别地，线锯的至少一个线，优选为线网，可作为切割工具使用。然而，也可使用例如孔银等等。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]以下将结合附图对本发明的示例性实施例和现有技术进行更详细的说明，其中:
[0021]图1示意性的示出具有极轴的单晶体；
[0022]图2示意性的示出根据现有技术的穿过图1的单晶体的截面；
[0023]图3不出根据现有技术切割出的切片；
[0024]图4为根据本发明的第一配置的示意图；
[0025]图5为根据本发明的第二配置的示意图；
[0026]图6为根据本发明的第三配置的示意图。
[0027]附图标记:
[0028]1:单晶体；
[0029]2:线；
[0030]3:切片；
[0031]4:晶片；
[0032]5:另一单晶体；
[0033]Pl:第一极轴；
[0034]P2:第二极轴；
[0035]S:对称平面；
[0036]SE:待切割平面；
[0037]TE:实际切割平面；
[0038]Tl:第一部分；
[0039]T2:第二部分。
【具体实施方式】
[0040]图1为具有第一极轴Pl的单晶体I的示意图。第一极轴Pl具有双重对称性。单晶体I关于对称平面S是不对称的，该对称平面垂直于第一极轴P1。单晶体I可以为，例如，氮化铝(AlN)或氮化镓(GaN)单晶体。
[0041]图2和图3示出了将图1所示的单晶体I切割为切片的方法。在图2中，虚线表示待切割平面SE，并且该切割平面基本上垂直于第一极轴P1。附图标记2表示线或锯线，其被引导平行于待切割平面SE。实际上，尽管有上述引导，但锯线2还会偏离于待切割平面SE的方向。生成如图2所示的实际切割平面TE，该实际切割平面弯曲并且不垂直于第一极轴P1。如果使用具有线网的线锯根据现有技术将单晶体I锯开，则生成如图3所示的切片3。切片3的表面弯曲并且不垂直于第一极轴Pl。为生成具有平行平面的表面的切片3，需要高成本地磨削这些切片。在图3中，附图标记4表示可以通过磨削切片3而生成的晶片。
[0042]图4示出了本发明的第一配置的示意图。此处，另一单晶体5直接设置在单晶体I旁边。该另一单晶体5具有由附图标记P2表示的第二极轴。将单晶体I和另一单晶体5设置为使得第一极轴Pl和第二极轴P2相互平行设置，然而每种情况中由箭头表示的所述极轴的极指向不同方向。单晶体I和另一单晶体6都具有基本相同的直径。因此，由锯线2在单晶体I中所产生的第一切割长度与另一单晶体5中的第二切割长度基本相同。锯线2在单晶体I中的偏移被锯线2在另一单晶体5中的相反的偏移补偿。总体上，对于单晶体1、5都生成了与待切割平面SE相匹配的实际切割平面TE。因此，使用根据本发明的方法，可切割具有一对相反的平整表面的切片。省去了用以磨平表面的磨削工作。与现有技术相t匕，可以从单晶体I获得更多的切片。
[0043]图5为根据本发明的第二配置的示意图。此处，首先沿由附图标记E表示的分离平面将单晶体I切割为第一部分Tl和第二部分T2。该分离平面E基本垂直于第一极轴Pl。第一部分Tl与第二部分T2彼此相邻放置，使得第一极轴Pl与第二极轴P2取向相互平行，但极性相反。本方法尤其适合于仅有一个单晶体I要被切割成切片的情况。或者，根据本发明，当然也可将单晶体I平行于其第一极轴Pl切割，并且可以随后再次以相反的极性设置并切割所生成的部分。
[0044]图6示出了根据本发明的第三配置。此处，多个单晶体I和多个另一单晶体5并排放置。将单晶体I和另一单晶体5以这种情况设置，使得其极轴P1、P2基本相互平行延伸。两个相邻的单晶体1、5总是这样设置，使得其极轴P1、P2的极指向相反方向。
[0045]在本发明的范围内，术语“第一切割长度”通常理解为表示穿过单晶体的切割长度。如果同时提供多个单晶体，则术语“第一切割长度”理解为表示由所有第一单晶体所生成的切割长度的总和。同样，在使用多个另一单晶体的情况下，术语“第二切割长度”理解为表示在所有另一单晶体中生成的第二切割长度的总和。
[0046]如果单晶体I和另一单晶体5在它们的化学组成与对称性上都匹配，则可以尤其高效地实施根据本发明的方法。如果单晶体1、5在几何结构上也基本匹配，则这也是有利的。在这种情况下，采用根据本发明的方法，可以非常高效地生成大量具有平行表面的切片，例如使用具有线网的线锯。
【权利要求】
1.一种用于切割具有第一极轴(PI)的单晶体(I)的方法，所述方法包括以下步骤: 将所述单晶体(I)相对于切割工具(2)设置为使得所述第一极轴(Pl)基本垂直于待切割平面(SE)； 将具有第二极轴(P2)的至少一个另一单晶体(5)设置为使得所述第一极轴(Pl)与所述第二极轴(P2)基本平行但彼此相反；以及 同时引导所述切割工具(2)沿所述待切割平面(SE)穿过所述单晶体(I)与所述至少一个另一单晶体(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个另一单晶体(5)几何上形成为使得在引导所述切割工具(2)时，所述单晶体(I)中的第一切割长度对于所述至少一个另一单晶体(5)的第二切割长度偏移最多30%。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，垂直于所述第一极轴(Pl)延伸的所述单晶体(I)的中间第一直径相对于垂直于所述第二极轴(P2)延伸的所述另一单晶体(5)的中间第二直径偏移最多30%。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述单晶体(I)和所述至少一个另一单晶体(5)在化学组成上相匹配。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述单晶体(I)和所述至少一个另一单晶体(5)具有从由氮化铝、氮化镓、砷化镓、磷化铟构成的组中选择的化学组成。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述单晶体(I)和所述至少一个另一单晶体(5)在它们的晶体点阵对称性上相匹配。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，线锯的至少一个线，优选为线网，作为所述切割工具(2)使用。
【文档编号】B28D5/04GK104428115SQ201380031273
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年6月14日
【发明者】奥克塔维安·菲利普, 鲍里斯·埃佩尔鲍姆, 马蒂亚斯·比克尔曼, 阿尔布雷希特·温纳克, 保罗·海曼, 乌尔里希·赛茨 申请人:N-水晶有限公司