DD239927A3 - TWO-STEP APPLICATION METHOD FOR TREATING A DEEP III-B DEEP V-SEMICONDUCTOR COMPONENTS - Google Patents
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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.The invention relates to a two-step etching process for the wet-chemical surface treatment of light-emitting diodes isolated on carriers, preferably from the group of AIII-BV semiconductors. The aim of the invention is a two-step etching process for the removal of lattice defects as a result of mechanical separation processes and for defined surface roughening. According to the invention, the object is achieved in that first a polishing treatment in a solution of 10-70% by volume of phosphoric acid (85%), 5-30% by volume of hydrogen peroxide (30%) and 20-60% by volume of water followed by uniform structuring etching in a phosphoric acid (85%) / hydrogen peroxide (30%) or sulfuric acid (96%) / hydrogen peroxide (30%) solution in a volume ratio of 1: 1 to 1: 2.
Description
Die Erfindung betrifft ein Zweischritt-Ätzverfahren zur naßchemischen Oberflächenbehandlung von auf Trägern vereinzelten lichtemittierenden Dioden vorzugsweise aus der Gruppe der AmBv-Halbleiter.The invention relates to a two-step etching process for the wet-chemical surface treatment of light-emitting diodes isolated on carriers, preferably from the group of A m B v semiconductors.
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:For a fully automatic assembly of semiconductor chips, it is common and economically particularly effective to further process the mechanically separated disks on a carrier. The carrier materials used are predominantly flexible organic polymers in the form of films having particular adhesion and spreading properties. The singulation of the semiconductor wafers usually takes place by combined scribing and breaking or more recently by a sawing treatment on a suitable carrier material, preferably the already mentioned carrier foil. After the mechanical treatment, it is necessary to eliminate the defective crystal area, in particular along the saw edges by subsequent treatment to ensure the effectiveness of the semiconductor devices. In particular, wet-chemical etching processes are suitable for this purpose, the following requirements being met by the etching system:
- 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.- The removal of the disturbed layers must be uniform in depth, polishing in a 50 μηη wide sawing trench. Usually 20 to 30 μπη are removed.
- Durch einen aufrauhenden Ätzschritt wird eine Strahlstärke- und Langzeitstabilitätsverbesserung der Halbleiterchips angestrebt.- By a roughening etching step Strahlstrahl- and long-term stability improvement of the semiconductor chips is sought.
— Die benutzten Ätzlösungen dürfen dabei vorhandene Metallisierungsschichten nicht beeinträchtigen.- The etching solutions used must not interfere with existing metallization layers.
— Die benutzten Ätzlösungen dürfen die verwendeten Trägermaterialien nicht angreifen, keine die Bondbarkeit beeinflussenden Ätzrückstände hinterlassen und die Haftfestigkeit zwischen Chips und Trägermaterial nicht mindern.- The etching solutions used must not attack the substrates used, leave no etch residues that affect the bondability, and do not reduce the bond strength between the chips and the substrate.
Übliche Ätzlösungen für AmBv-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).Conventional etching solutions for A m B v semiconductors, in particular for GaAs, are, for example, systems based on H 2 O 2 and K 3 Fe (CN) 8 as an oxidizing constituent, as described, for example, in the patents (British Patent 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; OS-2 730 853) are described. Also known is an inventive solution that seeks by a sequential addition of the components of the etching solution located on the sawing trench etching (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.For rough etching etch solutions based on HF-HNO 3 are also known from the literature (US Pat. No. 4,094,752). These known etching solutions meet only partially the listed requirements. There is no known etching system that meets all the requirements cited. The crucial common shortcoming is that a continuous treatment of the individual chips on a carrier material is not possible, since under the required technological conditions with the known etching either either no reproducible removal of the faulty saw edges in a 50 μηη wide sawing trench is possible or not reproducible Roughening of the surface takes place or the carrier material is chemically attacked, as a result of which the adhesive strength of the chips is impaired and, moreover, the ability to wire-bond the chips and thus the exploiters of semiconductor components is reduced by the deposition of decomposition production on the metallization layers.
Ziel der Erfindung ist ein Zweischritt-Ätzverfahren zur Beseitigung von Gitterstörungen infolge mechanischer Vereinzelungsprozesse und zur definierten Oberflächenaufrauhung. ,The aim of the invention is a two-step etching process for eliminating lattice defects as a result of mechanical separation processes and for defined surface roughening. .
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. : -.The object of the invention is to develop a two-step etching method for isolated semiconductor chips on carrier material without chip transfer, wherein the crystal defects are removed in the first step and created in the second step by a defined geometric surface roughening conditions for a high emission and a low Degradationsneigung. The entire process must be carried out from separation to chip assembly on the same carrier material, the used carrier materials must not be attacked and the etching solutions used not impair the existing metallization layers. : -.
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.The object is achieved in that the etching solution in a two-step treatment first removes the disturbed grid areas at the edges of the mechanically separated, preferably sawn chips along the approximately 50 μιη wide sawing trench and then increased by a uniform defined roughening the surface of the semiconductor chips, the emission intensity and a lower degradation tendency is created.
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.The uniform removal of the faulty edge regions of the mechanically separated semiconductor chips takes place in such a way that with an H 3 PO 4 (85%) - H 2 O 2 (30%) - H 2 O etching solution in a volume ratio of 5: 3: 3 to 10: 3: 3 the crystal defects that have arisen as a result of the mechanical separation are etched away.
Diese Konzentrationsverhältnisse ermöglichen einen gleichmäßigen Ätzangriff auf das AmBv-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.These concentration ratios enable a uniform etching attack on the A m B v semiconductor substrate, especially in the saw trench, in particular for GaAs with an etching rate depending on the concentration ratios of the etching solution and the selected temperature in the range between 25 and 50 0 C from 1 to 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.To ensure a uniform etching attack in the saw trench, the carrier material with the isolated semiconductor chips can additionally be moved by ultrasonic excitation in the etching bath during the etching. After the polishing removal of the disturbed surface area, the first etching solution is removed and treated with H 3 PO 4 (SS 0 Zo) -H 2 O 2 (SO 2 ) or H 2 SO 4 (96%) - H 2 O 2 (30 %) - solution etched in the volume ratio 1: 1 to 1: 2. Under these conditions, a roughening etch, which etches several μΓη deep Ätzstrukturen evenly into the semiconductor surface after 30 to 120 s and is the prerequisite for the desired reproducibility of the radiation intensity and the desired long-term stability of the semiconductor device. In this case, the carrier material used and the metallization layer are not attacked and the semiconductor chips do not detach from the carrier material. It is furthermore advantageous that the rough etching of the semiconductor surface makes the contrast between the semiconductor surface and metallization clearer and thus facilitates automatic bonding. The etching solutions used are chemically stable over a long period of time and, in contrast to etching solutions containing hydrofluoric acid in particular, pose no problem in terms of occupational safety.
Ausführungsbeispielembodiment
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend anhand von zwei Beispielen näher erläutert werden:The process according to the invention will be explained in more detail below with reference to two examples:
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.1. The etched on a support film GaAs chips are in an etching solution of composition H 3 PO 4 (85%) - H 2 O 2 (30%) - H 2 O = 7: 3: 3 parts by volume at 40 0 C under the action etched by ultrasound for 3 minutes until about 25 μm of the defective layers of the semiconductor chip have been removed on both sides of the sawing trench.
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.After removal of the first etching solution, the rough etching of the surface to further improve the radiation power and the long-term stability of the semiconductor device with an etching solution of composition H 3 PO 4 (85%) - H 2 O 2 (30%) = 1: 1 by volume at 20 0 C in 2 minutes in a static etching bath. In this case, about 2.5 μιη deep, uniformly distributed over the semiconductor surface etched structures are generated.
2. Die Entfernung der gestörten Schichten erfolgt wie im Ausführungsbeispiel 1.2. The removal of the disordered layers is carried out as in the embodiment 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.After removal of the first etching solution, the rough etching of the semiconductor surface is carried out to further improve the radiation power and long-term stability with an etching solution of the composition H 2 SO 4 (96%) - H 2 O 2 (30%) = 1: 1 parts by volume at 25 ° C for min , In this case, about 2 μηη deep, uniformly distributed over the semiconductor surface etching structures are generated.
Claims (5)
5-30 Vol.-% Wasserstoffperoxid (30%) und
20-60 Vol.-% Wasser1. Two-step etching process for the treatment of AmBv semiconductor devices after mechanical separation by sawing, characterized in that first a polishing treatment in a solution of 10-70 vol .-% phosphoric acid (85%)
5-30 vol .-% hydrogen peroxide (30%) and
20-60% by volume of water
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DD23256381A DD239927A3 (en) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | TWO-STEP APPLICATION METHOD FOR TREATING A DEEP III-B DEEP V-SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
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DD (1) | DD239927A3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE39126E1 (en) * | 1992-01-24 | 2006-06-13 | Micron Technology, Inc. | Two-step chemical mechanical polishing process for producing flush and protruding tungsten plugs |
-
1981
- 1981-08-12 DD DD23256381A patent/DD239927A3/en not_active IP Right Cessation
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