JPH0141245B2 - - Google Patents

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JPH0141245B2
JPH0141245B2 JP59084180A JP8418084A JPH0141245B2 JP H0141245 B2 JPH0141245 B2 JP H0141245B2 JP 59084180 A JP59084180 A JP 59084180A JP 8418084 A JP8418084 A JP 8418084A JP H0141245 B2 JPH0141245 B2 JP H0141245B2
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semiconductor
area
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pattern
diameter
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JP59084180A
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Kuun Kuunenfueruto Furantsu
Kuramureru Yoozefu
Adorufu Geruberu Hansu
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WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH
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WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/94—Laser ablative material removal

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体表面の一部をその都度、レーザ
ービームによつて溶融及び一部蒸発させることに
より得られる所望の表面パターンによつて、半導
体表面を特性化する方法に関する。
レーザービームによつて半導体表面に所望の表
面パターンを設け、その互いの配置によつて文字
または数字のような所望の記号が得られるように
することは公知である。このような記号付けは対
照性及び耐久性に富んだものでなければならな
い、すなわち、例えば表面品質に不利な影響を与
えない数回の高温処理及び／または酸化処理によ
つて得られるものでなければならない。
公知の方法では、半導体表面の記号付けすべき
部分に強力なレーザービームを照射し、照射した
表面部分の半導体材料を溶融させ、次に溶融した
表面材料を殆んど完全に蒸発させている。このよ
うな方法では、点状凹みの形状の所望の表面パタ
ーンが得られる、このパターン自体はコントラス
ト及び耐久性に富んでいるが、常に溶融ビーヅ及
び不規則な変形体のリム（いわゆる「スラグ」）
によつて囲繞されている。例えば酸化プロセスの
ような、この後のプロセスにおいて非常に小さい
粒子がこのスラグから分離して、半導体表面に沈
着することがある。このために結局は、生成する
半導体デバイス要素に欠陥が生じ、収量の損失を
招くことになる。
この欠点は、半導体材料のレーザーパルス照射
表面部分を溶融のみさせて、蒸発させない、他の
公知の方法によつて避けられる。しかし、このよ
うにして得られた点状の表面パターンは実際にス
ラグを全く含んでいないが、コントラストに乏し
く、また深さが浅いという点からあまり耐久性で
あるとはいえないものである。
マスクを用いて単独のレーザーパルスによつて
完全な文字または数字を得るこの他の方法では、
対照性に乏しい不均一なレタリングが得られるに
すぎない。
従つて、本発明の目的はレーザーパルスによつ
て得られ、コントラストと耐久性に富み、スラグ
を全く含まないような表面パターンによつて、半
導体表面の記号付けを可能にするような方法を提
供することである。
本発明によると、この目的は所望の表面パター
ンの面積の1.5倍から6.5倍に相当する面積を有す
る表面小部分にレーザーパルスを照射する段階
と、所望の表面パターンに相当する面の表面小部
分の中央部分においてのみ半導体材料を溶融さ
せ、一部蒸発させるように、レーザーパルスのエ
ネルギーを調節する段階を特徴とする方法によつ
て達成される。
この方法によつて、例えばゲルマニウム、ヒ化
ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウムま
たは特にケイ素のような、単一成分または多成分
半導体材料の表面を記号付けすることができる。
本発明の方法によると、非常に正確で均一な所
望の表面パターンが表面品質を損うことなく得ら
れるので、この方法はすでに細心に前処理を施し
た、品質的に高度であるような表面に特に適す
る。このため、この方法は研摩した表面に主に適
するが、この他、別の方法で前処理した、平均粗
さ値Ra（DIN4768）が低く、0.4μm以下であるよ
うな表面、特に酸エツチングした半導体表面にも
適する。
本発明の方法によると、直径50〜150μmを有す
る円形表面パターンが特に有利に得られる。この
ような円形表面パターンは直径100mm及び125mmの
ケイ素デイスクの文字と数字による記号付け性の
ための基本要素として、「半導体装置・材料協会」
（SEMI）によつて提案され、勧められている。
このような点状の基本要素によつて、半導体表面
をSEMI標準に従つて正確に予め定めたデザイン
で標識して、文字、数字またはその他のシンボル
による望ましい記号付けが得られる。
表面パターンの形状は主として、レーザーの
各々の振動モードまたはパターンによつて定ま
る。例えば、レーザーを基本モード（TEMOO）
によつて作動させると、望ましい表面パターンが
得られる。原則的には他の低インデツクス横振動
モードによる作動も可能であるが、このような振
動モードから得られる、例えば楕円形のような表
面パターンは半導体デイスクの記号付けのために
あまり重要ではない。従つて、以下では、簡明に
するために、円形の表面パターンを得る方法のみ
を説明するが、この方法は適当なやり方で他の形
状または形式の表面パターンに容易に転用できる
ものである。
本発明による方法を実施するためには、レーザ
ービームの直径またはパルスエネルギー、あるい
は特に好ましくはこの両方のパラメータが特に連
続的に調節可能であるような装置を用いることが
望ましい。また、かなり大きい面積を有する表面
部分の照射を可能にするような、300〜1000mmの
長い焦点距離のレンズを有する装置を用いること
が望ましい。
特定の放射線源を選択する選択基準としては、
放射線源が適当な波長、すなわち記号付けすべき
半導体材料によつて吸収される波長の光線を放射
しなければならないということが当然挙げられ
る。従つて、ケイ素表面に対しては、好ましくは
ルビーレーザーまたは特にNd：YAG―レーザー
が適当であり、これらのレーザーを材料の品質に
応じて有利に切換えることが可能である。
記号付けに適したレーザーパルス・エネルギー
及びレーザービームの直径の調節または設定は、
例えば円形の表面パターンの所望の表面の割合に
応じた予備テストにおいて定めるのが合目的であ
る。このために、一般にビーム直径を調節して、
特定の半導体表面上、例えば研摩したケイ素デイ
スク表面上の面積が所望の表面パターン面積の
1.5〜6.5倍に等しいような表面小部分にレーザー
ビームが照射されるようにする。照射表面小部分
の面積が所望の表面パターン面積の1.5倍以下の
ときには、いわゆるスラグを生じる不利がある。
また、6.5倍を超えると表面パターンのコントラ
ストが不充分になり、半導体を酸化処理した後に
表面パターンの判読が困難になる。照射表面小部
分とは、ビームが最大エネルギー密度の少なくと
も１／e2値（ｅ＝オイラー数）（最大エネルギー
密度の約13.5％に相当）のエネルギーで衝突する
表面小部分を意味する。一般に、50μm直径を有
する円のような、小さい表面パターンの場合に
は、目的の表面パターンの面積の数倍の大きさ、
大ていは４倍から6.5倍までの大きさに相当する
表面小部分が照射されることになるが、例えば
150μm以上の直径を有する大きい表面パターンの
場合には、わずかに1.5倍から3.5倍までの大きさ
の表面小部分の照射ですでに良好な結果をもたら
す。この場合、非収束光線または、特に収束光線
を用いて、照射を行うことができる。
このようにして照射表面部分を設定、選択した
後に、あるいは適当な調整手段がない装置の場合
には、照射表面小部分を予め決定した後に、その
都度照射するレーザーパルスのエネルギー密度を
調節して、目的の表面パターンを含むこの表面小
部分の中心においてのみ、半導体材料が溶融し
て、一部蒸発するようにする。この場合、エネル
ギー密度を最大値から出発して漸次適当な値にま
で減ずることが、特に有利だと判明した。この場
合、所望の表面パターンが正確に得られるまで、
ビーム直径及びパルスエネルギーの精密な調節を
一般に行う。エネルギー密度が予め定められてい
る装置においても大ていの場合にビームの直径を
変えることによつて、パラメータの適切な調節を
達成することができる。
その都度確認した調節を、一般に加工材数が多
い場合にも、記号付けの全過程中維持することが
でき、半導体デイスクまたはウエフアの表面に通
常の方法で、例えばレーザービームを検流計ミラ
ーによつて偏向させることによつて、記号を与え
ることができる。
先ず第一に半導体材料の選択した表面小部分を
溶融し、小規模においてのみ蒸発させることだけ
が必要であるので、表面自体上であれば隣接表面
上であれ、蒸発した粒子によつて汚染が生ずる危
険が少ない。
第１図と第２図には、さらに本発明を明確にす
るために、本発明による方法で処理した研摩ケイ
素デイスクの表面を図示する。
第１図（1000倍に拡大、撮影角度65度）は典型
的な形状の得られた円形の表面パターンを示す。
これらの図の中心には、元の表面から一般に１〜
5μm深さにある。次下部分１が示されている。例
えば、この深さは照射したレーザーパルスのエネ
ルギー密度分布によつて定められ、パルスの中心
のエネルギー密度が上昇する場合には、この深さ
も増大する。１〜5μmの深さは、半導体を酸化処
理した後に最良のコントラスト、判読性を与え、
また、スラグまたは表面損傷の発生を殆んど生じ
ない。5μm以上の深さでは溶融に高エネルギーを
要するので表面損傷を起す。
沈下した部分は漸次外方へ拡大し、最後には元
の表面から隆起して表面パターンの境界を表わす
環状の隆起２に変る。この隆起は溶融物から成
り、表面パターンの内側から外側へ押しのけられ
ている。従つて、中央部が深く沈下していればい
るほど、一般に高く隆起している。例えば接触法
による写真製版の際の障害等を避けるためには、
せいぜい1μmの隆起高さが一般に望ましい。
本発明の方法によつて記号付けした半導体表面
の典型的な特徴は、沈下部分１と隆起部分２から
成る実際の表面パターンを細い間隔で囲繞する、
特に細い外側の環３である。
第２図（200倍に拡大、撮影角度65度）では、
円形表面パターンが、例えば「Ａ」字形に配置さ
れている；第２図は表面パターンが半導体表面上
に如何に均一に、連続的に配置され得るかを特に
示すものである。
本発明の方法によつて得られる表面パターンは
周囲表面に対して一様に隆起した部分と一様に沈
下した部分とを有しているので、特にコントラス
トに富んでいる。その上、これらの表面パターン
は高度な耐久性のために充分な深さを有し、溶融
ビーヅ、奇形、凹み等の表面欠陥を全く含んでい
ない。
次に本発明を幾つかの実施例においてさらに詳
細に説明するが、これらの実施例は単に説明の手
段として挙げるものであり、本発明を限定するも
のではない。
実施例 １ 研摩したケイ素デイスク（直径100mm、（111）
―配向性）を、直径約75μm、深さ約2μm、膨ら
み高さ約1μmの円形表面パターンによつて記号付
けする。
材料の品質に応じて切換え可能なNd：YAGレ
ーザー（波長1.06μm、TEMOO―モードにおい
て連続作動―公称出力12ワツトを有する）を使用
した。このレーザーは1KHzの反復周波数におい
て約150nsの半減期を有するパルスを発生した。
このビームはレーザー発生時に６倍テレスコープ
によつて、直径５mmまで拡大され、最大エネルギ
ー密度の1/e2倍値を凌駕するようなビーム部分の
みが使用されるように考慮されている。
次に、適当なパラメータを定めるための試験デ
イスクを、装置上に設けた保持具に挿入した。
次に、焦点距離500mmを有するレンズを用いて、
レーザービームをデイスク表面の155μm直径上の
みに収束させた。照射した表面部分は所望の表面
パターンの表面面積の約4.3倍に相当するもので
あつた。
続いて、パルスエネルギーをその最大値の
1.8mJから、減衰器を用いて、連続的に減じて、
表面小部分の中央の溶融し、一部蒸発した部分が
望ましい大きさになるようにする。これは
0.93mJにおいて達成された。
次に、このようにして決定した調整値を用い
て、100個の研摩ケイ素デイスクに通常の方法
（２個の検流計ミラーによるビーム偏向、コンピ
ユータ制御、可変な反復波長）によつて、文字を
書いた。
得られたデイスクの無作為サンプルによつて、
表面パターンを測定した。測定した直径は75±
5μmの範囲であり、隆起高さは1.0±0.3μmの範
囲、及び深さは1.8±0.5μmの範囲であつた。全て
のデイスクがスラグを全く含まなかつた。
続いて、このようなデイスクの中の10枚の各々
に、1100℃における湿つた酸素雰囲気中での２時
間酸化を６回受けさせ、次にこのようにして形成
された酸化物をフツ化水素酸で腐食させた。この
後に文字はまだ、全く問題なく、判読可能であ
り、チツピングは認められなかつた。
実施例 ２ 実施例１に述べた装置において、10個の研摩ゲ
ルマニウムデイスク（直径50mm、（100）配向性）
に文字を書いた。レーザービームの直径は155μm
であり、パルス・エネルギーは0.46mJであつた。
デイスク表面上に、70±5μm範囲の直径、0.9
±0.3μmの隆起高さ及び1.7±0.5μmの深さを有す
る円形の表面要素が得られた。文字部分は均一に
形成され、スラグを全く含まなかつた。
本発明の１態様と幾つかの実施例を述べたが、
本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、多く
の変更及び修正がなされ得ることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法によつて得られる典型的
な形状の円形表面パターンを示し、第２図は本発
明の方法によつて得られる、文字「Ａ」形に配置
された円形表面パターンを示すものである。 １……沈下部分、２……隆起部分、３……外側
環。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ レーザーパルスを用いた表面小部分の溶融と
    一部蒸発によつて得られる表面パターンによる半
    導体表面の記号付け方法において、所望の表面パ
    ターンの面積の1.5倍から6.5倍に相当する面積の
    表面小部分にレーザーパルスを照射すること、及
    び所望の表面パターンに相当する面上の表面小部
    分の中央においてのみ半導体材料が溶融し、一部
    蒸発するようにレーザーパルスのエネルギーを照
    射することを特徴とする方法。 ２ せいぜい0.4μmの平均粗さ値（DIN4768によ
    る）を有する研摩したまたは酸エツチングした半
    導体表面を選択使用することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の方法。 ３ 直径50〜150μmを有する円形の凹みが所望の
    表面パターンとして得られることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 半導体材料を１〜5μmの深さまで溶融し、一
    部蒸発させることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項から第３項までのいずれか１項に記載の方
    法。
JP59084180A 1983-07-07 1984-04-27 半導体表面のレーザービームによる記号付け方法 Granted JPS6037716A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833324551 DE3324551A1 (de) 1983-07-07 1983-07-07 Verfahren zur kennzeichnung von halbleiteroberflaechen durch laserstrahlung
DE3324551.7 1983-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6037716A JPS6037716A (ja) 1985-02-27
JPH0141245B2 true JPH0141245B2 (ja) 1989-09-04

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EP (1) EP0134469B1 (ja)
JP (1) JPS6037716A (ja)
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