DD239927A3

DD239927A3 - Zweischritt-aetzverfahren zur behandlung von a tief iii-b tief v-halbleiterbauelemeten

Info

Publication number: DD239927A3
Application number: DD23256381A
Authority: DD
Inventors: Guenter Heymann; Richard Schimko; Heino Schiller; Joerg Denecke; Peter-Johannes Janietz
Original assignee: Werk Fernsehelektronik Veb
Priority date: 1981-08-12
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1986-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweischritt-Aetzverfahren zur nasschemischen Oberflaechenbehandlung von auf Traegern vereinzelten lichtemittierenden Dioden vorzugsweise aus der Gruppe der AIII-BV-Halbleiter. Ziel der Erfindung ist ein Zweischritt-Aetzverfahren zur Beseitigung von Gitterstoerungen infolge mechanischer Vereinzelungsprozesse und zur definierten Oberflaechenaufrauhung. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass zuerst eine polierende Behandlung in einer Loesung aus 10-70 Vol.-% Phosphorsaeure (85%), 5-30 Vol.-% Wasserstoffperoxid (30%) und 20-60 Vol.-% Wasser erfolgt und anschliessend eine gleichmaessige strukturierende Aetzung in einer Phosphorsaeure (85%)/Wasserstoffperoxid (30%)- bzw. Schwefelsaeure (96%)/Wasserstoffperoxid (30%) Loesung im Volumenverhaeltnis 1:1 bis 1:2 vorgenommen wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Zweischritt-Ätzverfahren zur naßchemischen Oberflächenbehandlung von auf Trägern vereinzelten lichtemittierenden Dioden vorzugsweise aus der Gruppe der A_mB_v-Halbleiter.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für eine vollautomatische Montage von Halbleiterchips ist es üblich und ökonomisch besonders effektiv, die mechanisch getrennten Scheiben auf einem Träger weiter zu verarbeiten. Als Trägermaterialien werden vorwiegend flexible organische Polymere in Form von Folien mit besonderen Haft- und Spreizeigenschaften verwendet. Das Vereinzeln der Halbleiterscheiben erfolgt gewöhnlich durch kombiniertes Ritzen und Brechen oder in letzter Zeit zunehmend durch eine Sägebehandlung auf einem geeigneten Trägermaterial, vorzugsweise der bereits erwähnten Trägerfolie. Nach der mechanischen Behandlung ist es erforderlich, zur Effektivitätssicherung der Halbleiterbauelemente den gestörten Kristallbereich insbesondere längs der Sägekanten durch eine nachfolgende Behandlung zu beseitigen. Dazu eignen sich insbesondere naßchemische Ätzprozesse, wobei von dem Ätzsystem folgende Anforderungen zu erfüllen sind:

- Der Abtrag der gestörten Schichten muß gleichmäßig in die Tiefe, in einem nur 50 μηη breiten Sägegraben polierend erfolgen. Gewöhnlich werden dabei 20 bis 30 μπη abgetragen.

- Durch einen aufrauhenden Ätzschritt wird eine Strahlstärke- und Langzeitstabilitätsverbesserung der Halbleiterchips angestrebt.

— Die benutzten Ätzlösungen dürfen dabei vorhandene Metallisierungsschichten nicht beeinträchtigen.

— Die benutzten Ätzlösungen dürfen die verwendeten Trägermaterialien nicht angreifen, keine die Bondbarkeit beeinflussenden Ätzrückstände hinterlassen und die Haftfestigkeit zwischen Chips und Trägermaterial nicht mindern.

Übliche Ätzlösungen für A_mB_v-Halbleiter, insbesondere für GaAs sind beispielsweise Systeme auf der Basis H₂O₂ und K₃Fe (CN)₈ als oxidierendem Bestandteil, wie sie beispielsweise in den Patenten (GB-PS-1 334 717; GB-PS-1 401 114; US-PS-4 100 014; DE-OS-2 340 479; DE-OS-2 638 302; DE-OS-2 736 483; DE-OS-2 728 361; DE-OS-2 730 853) beschrieben sind. Bekannt ist auch eine erfinderische Lösung, die durch eine aufeinanderfolgende Zugabe der Komponenten der Ätzlösung eine auf den Sägegraben lokalisierte Ätzung anstrebt (DE-OS-2 730 953).

Zur Rauhätzung sind aus dem Schrifttum auch Ätzlösungen auf der Basis HF-HNO₃ bekannt (US-PS-4 094 752). Diese bekannten Ätzlösungen erfüllen nur partiell die aufgeführten Anforderungen. Es ist kein Ätzsystem bekannt, daß allen angeführten Forderungen gerecht wird. Der entscheidende gemeinsame Mangel besteht darin, daß eine durchgängige Behandlung der vereinzelten Chips auf einem Trägermaterial bisher nicht möglich ist, da unter den erforderlichen technologischen Bedingungen mit den bekannten Ätzlösungen entweder keine reproduzierbare Beseitigung der gestörten Sägekanten in einem 50 μηη breiten Sägegraben möglich ist oder keine reproduzierbare Aufrauhung der Oberfläche erfolgt oder das Trägermaterial chemisch angegriffen, dadurch die Haftfestigkeit der Chips beeinträchtigt wird und darüber hinaus durch das Abscheiden von Zersetzungsproduktion auf den Metallisierungsschichten die Drahtbondbarkeit der Chips und damit die Ausbeutern Halbleiterbauelementen vermindert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Zweischritt-Ätzverfahren zur Beseitigung von Gitterstörungen infolge mechanischer Vereinzelungsprozesse und zur definierten Oberflächenaufrauhung. ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zweischritt-Ätzverfahren für vereinzelte Halbleiterchips auf Trägermaterial ohne Chiptransfer zu entwickeln, wobei im ersten Schritt die Kristalldefekte entfernt und im zweiten Schritt durch eine definierte geometrische Oberflächenaufrauhung Voraussetzungen für eine hohe Abstrahlstärke und eine geringe Degradationsneigung geschaffen werden. Dabei muß der Gesamtprozeß vom Vereinzeln bis zur Chipmontage auf dem gleichen Trägermaterial erfolgen, wobei die benutzten Trägermaterialien nicht angegriffen werden dürfen und die benutzten Ätzlösungen nicht die vorhandenen Metallisierungsschichten beeinträchtiaen. ^: -.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ätzlösung in einer Zweischrittbehandlung zuerst die gestörten Gitterbereiche an den Kanten der mechanisch vereinzelten, vorzugsweise gesägten Chips entlang des etwa 50 μιη breiten Sägegrabens abträgt und danach durch eine gleichmäßige definierte Aufrauhung der Oberfläche der Halbleiterchips die Abstrahlstärke erhöht und eine geringere Degradationsneigung geschaffen wird.

Die gleichmäßige Abtragung der gestörten Kantenbereiche der mechanisch vereinzelten Halbleiterchips erfolgt derart, daß mit einer H₃PO₄-(85%)-H₂O₂(30%)-H₂O-Ätzlösung im Volumenverhältnis 5:3:3 bis 10:3:3 die Kristalldefekte, die infolge der mechanischen Vereinzelung entstanden sind, weggeätzt werden.

Diese Konzentrationsverhältnisse ermöglichen einen gleichmäßigen Ätzangriff auf das A_mB_v-Halbleitersubstrat besonders im Sägegraben, insbesondere bei GaAs mit einer Ätzrate je nach den Konzentrationsverhältnissen der Ätzlösung und der gewählten Temperatur im Bereich zwischen 25 und 50⁰C von 1 bis 10 μηη/min.

Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Ätzangriffes im Sägegraben kann während der Ätzung das Trägermaterial mit den vereinzelten Halbleiterchips zusätzlich durch Ultraschallanregung im Ätzbad bewegt werden. Nach dem polierenden Abtrag des gestörten Oberflächenbereiches wird die erste Ätzlösung entfernt und mit einer H₃PO₄(SS⁰Zo)-H₂O₂(SO%) bzw. H₂SO₄(96%)-H₂O₂(30%)-Lösung im Volumenverhältnis 1:1 bis 1:2 geätzt. Unter diesen Bedingungen erfolgt eine aufrauhende Ätzung, die nach 30 bis 120 s mehrere μΓη tiefe Ätzstrukturen gleichmäßig in die Halbleiteroberfläche ätzt und die Voraussetzung für die angestrebte Reproduzierbarkeit der Abstrahlungsstärke und der gewünschten Langzeitstabilität des Halbleiterbauelementes darstellt. Dabei werden das verwendete Trägermaterial und die Metallisierungsschicht nicht angegriffen und die Halbleiterchips lösen sich nicht von dem Trägermaterial ab. Vorteilhaft ist es weiterhin, daß durch die Rauhätzung der Halbleiteroberfläche der Kontrast zwischen Halbleiteroberfläche und Metallisierung deutlicher wird und so ein automatisches Bonden erleichtert ist. Die verwendeten Ätzlösungen sind über längere Zeit chemisch stabil und im Gegensatz besonders zu Flußsäure enthaltenden Ätzlösungen bezüglich des Arbeitsschutzes unproblematisch.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend anhand von zwei Beispielen näher erläutert werden:

1. Die auf einer Trägerfolie gesägten GaAs-Chips werden in einer Ätzlösung der Zusammensetzung H₃PO₄ (85%) - H₂O₂ (30%) - H₂O = 7:3:3 Volumenteile bei 40⁰C unter Einwirkung von Ultraschall 3 min geätzt bis etwa 25 μπη der gestörten Schichten des Halbleiterchips beiderseits des Sägegrabens abgetragen sind.

Nach Entfernen der ersten Ätzlösung erfolgt die Rauhätzung der Oberfläche zur weiteren Verbesserung der Strahlungsleistung und der Langzeitstabilität des Halbleiterbauelementes mit einer Ätzlösung der Zusammensetzung H₃PO₄ (85%) - H₂O₂ (30%) = 1:1 Volumenteile bei 20⁰C in 2 min im ruhenden Ätzbad. Dabei werden etwa 2,5 μιη tiefe, gleichmäßig über die Halbleiteroberfläche verteilte Ätzstrukturen erzeugt.

2. Die Entfernung der gestörten Schichten erfolgt wie im Ausführungsbeispiel 1.

Nach Entfernen der ersten Ätzlösung erfolgt die Rauhätzung der Halbleiteroberfläche zur weiteren Verbesserung der Strahlungsleistung und Langzeitstabilität mit einer Ätzlösung der Zusammensetzung H₂SO₄ (96%) - H₂O₂ (30%) = 1:1 Vplumenteile bei 25°C1 min lang. Dabei werden etwa 2 μηη tiefe, gleichmäßig über die Halbleiteroberfläche verteilte Ätzstrukturen erzeugt.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Zweischritt-Ätzverfahren zur Behandlung von AmBv-Halbleiterbauelementen nach dem mechanischen Vereinzeln durch Sägen, gekennzeichnet dadurch, daß zuerst eine polierende Behandlung in einer Lösung aus 10-70 Vol.-% Phosphorsäure (85%)
5-30 Vol.-% Wasserstoffperoxid (30%) und
20-60 Vol.-% Wasser

erfolgt und anschließend eine gleichmäßig strukturierende Ätzung in einer Phosphorsäure (85%)/Wasserstoffperoxid (30%)- bzw. Schwefelsäure (96%)/Wasserstoffperoxid (30%)-Lösung im Volumenverhältnis 1:1 bis 1:2 vorgenommen wird.
2. Ätzverfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Volumenverhältnis H₃PO₄:H₂O₂:H₂O im ersten Ätzschritt vorzugsweise 5:3:3 bis 10:3:3 entspricht.
3. Ätzverfahren gemäß Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ätzangriff überwiegend im Sägegraben derart erfolgt, daß als Komponenten der Ätzmischung verdünnte H₃PO₄- und H₂O₂-Lösungen verwendet werden, wobei die verdünnte H₃PO₄-Lösung über die gesägte Halbleiterscheibe gegossen und danach die sich außerhalb des Sägegrabens befindliche Säure entfernt wird. ·
4. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Ätzbehandlung auf flexiblen organischen Trägermaterialien erfolgt.
5. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Ätzbehandlung auf nicht flexiblen organischen oder anorganischen Trägermaterialien erfolgt.