DE2511925A1

DE2511925A1 - Verfahren zum herstellen einer vielzahl von halbleiterbauteilen

Info

Publication number: DE2511925A1
Application number: DE19752511925
Authority: DE
Inventors: Jerome Barnard Klatskin
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276692A1; JPS531630B2; IT1032591B; US3897627A; JPS50131459A; GB1476585A; BE827022A

Description

Dipl.-lng. H. Sauenland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte ■ 4ood Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7S · Telefon 43273s

18ο März 1975 29 874 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N₀Y. 10020 (V₀St.A₀)

"Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Halbleiterbauteilen"

Die Erfindung bezieht sich auf das Zerlegen von Halbleitern, insbesondere auf ein Verfahren zum Zerlegen eines Halbleiterscheibchens in einzelne Halbleiterbauteile gewünschter geometrischer Form_o

Das Zerlegen von Halbleiterscheibchen, die aus einem Rohling aus einkristallinem Material wie Silizium, Germanium od.dglo geschnitten sind, ist als solches bekannte Zu den bisher zu diesem Zwecke durchgeführten Verfahren gehört Zerlegen mit einer Diamantsäge, mit Ultraschall, mittels Sandstrahlen, durch Ätzen, mit Laser und durch Anreißen mit anschließendem Brechen.

Das diesen bekannten Verfahren gemeinsame Problem besteht abgesehenen den für die jeweilige Ausrüstung erforderlichen kosten darin, daß zufolge der Beschädigungen entlang der Kanten der herzustellenden Bauteile nur geringe Ausbeuten möglich sind; die Beschädigungen entlang der Kanten werden durch die verschiedenen Anreiß-, Säge- und Ätz-Techniken sowie durch ungewolltes Brechen des Bauteils selbst hervorgerufen,, Ein ungewolltes Brechen kann als Folge unzureichenden Anreißens oder Ätzens der gewünschten Bruchlinien eintreten,, Diese Bruchlinien wurden bisher im Halbleiter-

S09883/0618

fu

material selbst vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Nachteile bekannter Verfahren nicht aufweist, insbesondere bei geringeren Ausrüstungskosten eine größere Ausbeute liefert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf eine Seite des Scheibchens ein Metallfilm aufgebracht wird, auf dem sich kreuzende Streifen aus Abdeckmaterial vorgesehen werden, daß innerhalb der durch die Streifen begrenzten Bereiche auf dem Metallfilm eine Metallschicht vorgesehen wird, die dicker als der Metallfilm ist, daß sodann von der gegenüberliegenden Seite des Scheibchens bestimmte Bereiche entfernt werden, und zwar bis zum Metallfilm unterhalb der sich kreuzenden Streifen des Abdeckmaterials, und daß unter Einwirkung einer relativ geringen Kraft die derart angelegten Halbleiterbauteile von der Gesamtanordnung entlang der Streifen abgebrochen werden»

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung ist es möglich, eine Anordnung von Halbleiterbauteilen herzustellen, die miteinander nur durch einen dünnen Metallfilm verbunden sind, und zwar entlang durch die Streifen des Abdeckmaterials definierten Linien. Damit ist der Vorteil verbunden, daß bereits eine geringe Kraft genügt, um die Bauteilanordnung so in Einzelbauteile zu zerlegen, daß der dünne Metallfilm entlang der genannten Linien bricht; das bedeutet gleichzeitig, daß es ohne Schwierigkeiten möglich ist, einzelne Bauteile von der Gesamtanordnung zu trennen₀

Anhand der Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert«, Es zeigen:

S09883/06ia

Fig« 1 anhand eines Querschnitts einige vorbereitende Verfahrensschritte zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauteilen;

Figo 2 eine Seite eines Halbleiterscheibchens mit darauf gebildetem Quadratmuster, in Druafsieht;

Fig. 3, 4 und 5 anhand von Querschnitten weitere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figo 6 die andere Seite des Halbleiterplättchens mit darauf gebildetem Punktmuster, in Draufsicht;

Fig. 7 und 8 anhand von Querschnitten abschließende Bearbeitungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ; und

Fig. 9 ein einzelnes Halbleiterbauteil, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, in vergrößerter Querschnit tsdarstellungo

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf die Herstellung einer Vielzahl von Dioden.

In Figo 1 ist ein Scheibchen 10 aus Halbleitermaterial, wie Silizium, dargestellt, das eine erste Seite 12 und eine zweite Seite 14 besitzt«, Im hier beschriebenen und dargestellten Fall wird das Scheibchen 10 einer Diffusionsbehandlung mit einem Dotierstoff unterzogen, um einen PN-Übergang zu schaffen. Nach Beendigung des Einbaus vom Fremdatomen wird ein erster Metallfilm 16 auf der Oberfläche der ersten Seite 12 des Halbleiterscheibchens 10 niedergeschlagen, wobei bekannte Verfahren zur Anwendung kommen, beispielsweise mit Hilfe von Vakuum, Sprühen oder Ionenbeschuß. Der erste Metallfilm 16 kann eine Mischung aus Titan-Palladium-

509883/061 8

Gold oder Chrom-Gold oder irgendeine andere metallische Substanz sein, die eine gute Haftung an der Oberfläche des Halbleiterscheibchens gewährleistete Die Dicke des ersten Metallfilms 16 beträgt vorzugsweise ungefähr 4000 &Ό

Nach Anbringen des ersten Metallfilms 16 wird eine Schicht aus lichtempfindlichem Maskiermaterial 18, Z₀B, Dyanachem Index HS, auf dem ersten Metallfilm 16 angebracht, wobei bekannte Fotoresisttechniken benutzt werden. Diese Schicht hat vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 0,175 bis 0,2 mm_o Wenngleich nicht unbedingt erforderlich, so ist es doch erwünscht, daß das lichtempfindliche Abdeck- bzw₀ Maskiermaterial zumindest in minimalem Umfang Haftvermögen besitzt. Der Grund dafür wird aus der weiteren Beschreibung der Herstellung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel deutlich werden. Als nächstes wird die Abdeckschicht 18 belichtet, und zwar im vorliegenden Beispiel mit einem Quadratmaschenmuster, durch das eine Vielzahl von Quadraten umrandet wird, von denen jedes eine Seitenlänge von annähernd 1,5 mm mit einem Abstand von ungefähr 0,25 mm zwischen benachbarten Quadraten hat«, Das Abdeckmaterial wird entwickelt und die unbelichteten Bereiche weggewaschen, wodurch ein Muster von sich kreuzenden Streifen 20 aus belichtetem Material auf dem ersten Metallfilm 16 zurückbleibt, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Jeder Streifen 20 hat demgemäß eine Breite von 0,25 mm und eine Höhe von 0,175 bis 0,2 mm. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß zwar die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte unter Verwendung eines negativen Fotoresists erläutert wur~ den, diese Maßnahmen jedoch in gleicher Weise und mit gleichgutem Erfolg unter Verwendung eines positiven, lichtempfindlichen Abdeckmaterials durchgeführt werden können, ohne daß dies eine Beeinträchtigung der erfindungsgemäßen Lehre bedeuten würde. Fig. 3 stellt

509883/0618

einen Querschnitt entlang der Linie IH-III der Fig. 2 dar iind zeigt die Streifen 20 aus belichtetem Abdeckmaterial auf dem ersten Metallfilm 16„

Gemäß Fig. 4 wird sodann auf den ersten Metallfilm 16 in jedem durch die Streifen 20 aus Abdeckmaterial begrenzten Bereich eine Schicht 22 gebracht, die aus einem Metall mit guter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, z.B. aus Kupfer, besteht. Diese Schichten werden unter Anwendung bekannter Elektroplattierverfahren aufgebracht und bis zu einer Dicke plattiert, die der Höhe der Streifen 20 entspricht, also bis annähernd 0,175 bis 0,2 mm. Obgleich die nominelle Dicke der Metallschichten nicht kritisch ist, sollten sie jedoch nicht so dick plattiert werden, daß sich ein Überstehen oder Überhängen ergibt, woraus Berührungen benachbarter Metallschichten über die Streifen 20 resultieren könnten.

Als nächstes wird, wie durch die Bezugsziffer 24 in Fig. 5 angedeutet, das Halbleitermaterial auf der zweiten Seite 14 des Scheibchens 10 bis zu einer Dicke von ungefähr 0,025 mm weggeätzte Danach wird ein zweiter Metallfilm 26 auf der zweiten Seite 14 des Halbleiterscheibchens 10 niedergeschlagen, wobei wiederum bekannte Techniken zur Anwendung kommen, z_oB. Vakuum, Sprühen oder Ionenbeschuß. Die Zusammensetzung des zweiten Metallfilms 26 kann dieselbe sein, wie sie für den ersten Metallfilm 16 vorgesehen ist, d.h. eine Mischung aus Titan-Palladium-Gold oder Chrom-Gold oder irgendeine andere metallische Substanz, die eine gute Verbindung mit der Oberfläche des Halbleiterscheibchens 10 bildet. Die Dicke des zweiten Metallfilms 26 beträgt vorzugsweise ungefähr 4000 äO

509883/0618

Nunmehr wird eine Schicht 28 aus lichtempfindlichem, ätzbeständigem Material auf dem zweiten Metallfilm 26 vorgesehen. Diese Schicht 28 wird einem aus Punkten gebildetem Lichtmuster ausgesetzt. Die Anordnung der Punkte ist so ausgerichtet, daß jeder Punkt völlig innerhalb eines Quadrates liegt, dessen Begrenzungen durch die Streifen 20 gegeben sind, die auf dem ersten Metallfilm 16 gebildet wurden und in Fig. 6 durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser jedes Punktes ungefähr 0,75 mm. Die Schicht 28 wird sodann entwickelt und die nicht belichteten Bereiche entfernt, so daß das belichtete, ätzbeständige Material in Form einer aus Punkten 30 gebildeten, dem verwendeten Lichtmuster entsprechenden Anordnung zurückbleibt. Auch an dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, daß trotz der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines negativen, lichtempfindlichen, ätzbeständigen Materials selbstverständlich auch positives,, lichtempfindliches, ätzbeständiges Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen kann. In Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie VII - VII in Fig. 6 gezeigt, wobei die Punkte 30 aus belichtetem, ätzbeständigem Material erkennbar sind, die auf dem zweiten Metallfilm 26 verbleiben.,

Nun wird der zweite Metallfilm 26 weggeätzt, so daß ein Muster aus metallischen Punkten 32 zurückbleibt, von denen jeder durch einen Punkt 30 aus ätzbeständigem Material abgedeckt ist. Die Punkte 30 werden sodann aufgelöst, so daß das Muster aus freigelegten metallischen Punkten 32 verbleibt, wie dies in Fig₀ 8 gezeigt ist_o Das die metallischen Punkte 32 umgebende Halbleitermaterial wird danach bis zum ersten Metallfilm

50988 3/061 B

16 runtergeätzt. Dieser Vorgang führt zu einer Vielzahl von Halbleiterbauteilen, die in Figo 8 mit der Bezugsziffer 34 bezeichnet sind und miteinander durch den ersten Metallfilm 16 in Verbindung stehen, der eine Dicke von annähernd 4000 2. aufweist, sowie durch die Hafteigenschaften der belichteten, lichtempfindlichen Abdeckstreifen 20. Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich, eine lichtempfindliche Abdeckschicht zu verwenden, die zumindest geringfügige Hafteigenschaften besitzt, da das Haftvermögen sehr effektiv dazu beitragen kann, zusätzliche Verbindungshilfe für die Bauteile der Anordnung zu liefern«, Nunmehr kann jedes Bauteil aus der Anordnung in einfacher Weise dadurch herausgebrochen werden, daß das Bauteil mit einer Pinzette gehalten und entlang der durch den ersten Metallfilm und die Abdeck- bzw. Maskierschicht gebildeten Begrenzungen gebrochen wird. Die Verwendung einer Pinzette ist selbstverständlich im vorliegenden Zusammenhang mehr zur Illustration erwähnt worden; jedes mehr oder weniger verfeinerte Werkzeug oder Gerät kann natürlich zum Trennen einzelner Bauteile von der erfindungsgemäß hergestellten Anordnung zum Einsatz kommen.

In Fig. 9 ist vergrößert ein Querschnitt eines Halbleiterbauteils 34 dargestellt, das von einer erfindungsgemäß hergestellten Bauteilanordnung abgebrochen worden ist. Die Bruchlinien 36 stellen sich sowohl im relativ weichen Material der Streifen 20 als auch im relativ dünnen ersten Metallfilm 16 ein. Jed.es Halbleiterbauteil des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels besteht, nachdem es von der Anordnung abgebrochen ist, aus einer ersten Elektrode 38, die durch einen metallischen Punkt 32 gebildet wird, einem Übergangsbereich 40, der aus dem Teil des Halbleitermaterials 10 be-

509883/0618

steht, das nach dem Ätzvorgang zurückbleibt, einer zweiten Elektrode 42, die aus einem Teil des ersten Metallfilms 16 besteht, und einer Wärmesenke 44, die aus einer Metallschicht 22 besteht, die zwischen den Streifen 20 auf den ersten Metallfilm 16 plattiert wurde ο Es ist darauf hinzuweisen, daß die Metallschicht 22 mindestens drei Funktionen erfüllt. Zunächst dient sie dazu, Wärme von dem Ubergangsbereich 40 während des Betriebes des Bauteils abzuführen. Außerdem gibt die Metallschicht 22 aufgrund ihrer relativen Dicke, vorzugsweise 0,175 bis 0,2 mm, eine für die Handhabung des Bauteils vorteilhafte bauliche Unterstützung. Schließlich dient sie wiederum aufgrund ihrer relativen Dicke dazu, die Trennung des Bauteils von der Anordnung tatsächlich entlang äsr durch die Streifen 20 definierten Linien geschehen zu lassen. Der Grund dafür liegt darin, daß bei Einwirken der Trennkraft der relativ dünne (ungefähr 4000 Ä) erste Metallfilm 16 in den Bereichen brechen wird, die nicht mit der Metallschicht 22 belegt sind. Daraus folgt, daß die Abmessungen des abgetrennten Bauteils exakt den Abmessungen der plattierten Metallschicht 22 entsprechen, die ihrerseits kontrolliert und gesteuert werden können durch die Anordnung bzw. das Layout der lichtempfindlichen Abdeckstreifen 20 auf dem ersten Metallfilm 16.

5098 8 3/0618

Claims

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N0Y. 10020 (V.St.A.) Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zerlegen eines Halbleiterscheibchens in einzelne Halbleiterbauteile gewünschter geometrischer Form, dadurch gekennzeichnet , daß auf eine Seite (12) des Scheibchens (10) ein Metallfilm (16) aufgebracht wird, auf dem sich kreuzende Streifen (20) aus Abdeckmaterial (18) vorgesehen werden, daß innerhalb der durch die Streifen (20) begrenzten Bereiche auf dem Metallfilm (16) eine Metallschicht (22) vorgesehen wird, die dicker als der Metallfilm (16) ist, daß sodann von der gegenüberliegenden Seite (14) des Scheibchens (10) bestimmte Bereiche entfernt werden, und zwar bis zum Metallfilm (16) unterhalb der sich kreuzenden Streifen (20) des Abdeckmaterials, und daß unter Einwirkung einer relativ geringen Kraft die derart angelegten Halbleiterbauteile von der Gesamtanordnung entlang der Streifen (20) abgebrochen werden,,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf der zweiten Seite (14) des Scheibchens (10) ein Muster von Metallpunkten (32) vorgesehen wird, von denen jeder Punkt (32) innerhalb des auf der ersten Seite (12) durch die Streifen (20) definierten Bereichs liegt, und daß das die Metallpunkte (32) umgebende Halbleitermaterial bis zum Metallfilm (16) hinunter weggeätzt wird, so daß vor der Trennung in Einzelteile eine Anordnung von mesaförmigen Halbleiterbauteilen (34) entsteht_o

509883/0618

/0

Leerseite