DE102007043902A1

DE102007043902A1 - Verfahren zum Vereinzeln metallisierter Halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DE102007043902A1
Application number: DE102007043902A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hermann; Johannes Dr. Baur; Helmut Fischer; Glenn-Yves Plaine
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-03-19

Abstract

In einer auf einem Substrat (1) angeordneten Halbleiterschicht (20), auf der weitere Schichten (21, 22, 23) aufgebracht sein können, wird durch Gräben (3) eine Mehrzahl von Mesas (2) gebildet, die den zu vereinzelnden Halbleiterbauelementen entsprechen. Oberseitig wird eine Fotolackschicht (4) aufgebracht, mit der die Gräben gefüllt werden. Die Fotolackschicht (4) wird maskiert belichtet, und die zwischen den Gräben vorhandenen Bereiche der Fotolackschicht werden entfernt. Nach dem Erzeugen einer ganzflächigen Metallisation und ggf. Rückschleifen bis herab auf den Restanteil der Fotolackschicht können die Halbleiterbauelemente durch Entfernen des Substrates und des Restanteiles der Fotolackschicht vereinzelt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Vereinzeln von Halbleiterbauelementen auf einem Wafer mit einer galvanisch erzeugten Metallisierung.
Halbleiterbauelemente werden im Verbund eines Wafers hergestellt, aus dem die einzelnen Halbleiterchips anschließend separiert werden. Dieses Vereinzeln kann zum Beispiel durch Sägen oder durch Schneiden mittels Lasers vorgenommen werden. Statt dessen kann der Wafer nach einem Anritzen der Oberseite in den Bereichen zwischen den zu vereinzelnden Halbleiterbauelementen in die Halbleiterchips zerbrochen werden. Diese Verfahren setzen jedoch voraus, dass die Chips in dem Wafer nicht durch mechanisch besonders stabile Schichten, zum Beispiel durch Metallisierungen, miteinander verbunden sind. Falls auf den Halbleiterbauelementen eine Metallisierung aufgebracht ist, gestaltet sich das Vereinzeln der Chips schwierig und zeitaufwendig und ist daher mit erhöhten Kosten verbunden. Dieses Problem tritt insbesondere bei der Herstellung von GaN-Galvanik-Dioden auf dem Gebiet optoelektronischer Halbleiterbauelemente auf. Bei deren Herstellung wird eine Metallisation auf dem Wafer galvanisch erzeugt. Es wird nach einfachen Verfahren gesucht, wie man derartig metallisierte Halbleiterbauelemente auf einfache Weise voneinander trennen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauelementen mit, insbesondere galvanisch erzeugter, Metallisierung anzugeben, das mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine für Halbleiterbauelemente vorgesehene Halbleiterschicht wird auf einem Substrat aufgebracht. In der Halbleiterschicht oder in einer darauf hergestellten Schicht oder Schichtfolge werden Gräben entsprechend einer Unterteilung in Halbleiterbauelemente hergestellt. Die Gräben werden mit Fotolack aufgefüllt, so dass der Fotolack auch die Oberseite der Anordnung als Fotolackschicht bedeckt. Es erfolgt eine maskierte Belichtung des Fotolacks, um die in den Gräben vorhandenen Anteile des Fotolacks einschließlich der die Gräben überragenden Bereiche von den übrigen Bereichen des Fotolacks zu unterscheiden. Je nach Verwendung von positivem oder negativem Fotolack werden die belichteten oder die nicht belichteten Anteile der Fotolackschicht entfernt, so dass in jedem Fall die außerhalb der Gräben vorhandenen Anteile entfernt werden. In den Gräben verbleiben Zwischenwände aus Fotolack entsprechend der vorgesehenen Unterteilung in die einzelnen Halbleiterchips. Da die Zwischenwände aus Fotolack die Oberseite überragen, kann eine galvanisch erzeugte Metallisation ganzflächig auf den Wafer aufgebracht und mit Hilfe des Fotolacks in einzelne Anteile aufgeteilt werden, die jeweils nur zu einem Halbleiterchip gehören.
Falls eine ganzflächig erzeugte Metallisation die Zwischenwände aus Fotolack überdeckt, wird die Metallisation bis auf die Höhe des Fotolacks planarisierend zurückgeschliffen. Die Metallisation zerfällt dabei in einzelne Anteile, von denen jeder nur auf einem der zu vereinzelnden Halbleiterchips vorhanden ist. Das Rückschleifen kann zum Beispiel mittels des unter der Bezeichnung Flycutting an sich bekannten Ver fahrens erfolgen. Falls die Metallisation so hergestellt wird, dass die Dicke der Metallisation geringer ist als die Höhe derjenigen Anteile der Zwischenwände aus Fotolack, die die Oberseite überragen, und die Metallisation folglich den Fotolack nicht überdeckt, kann der Rückschleifschritt gegebenenfalls auch entfallen. Durch Entfernen des Substrates und des Fotolacks, wobei nach Bedarf Hilfsträger (Handling-Wafer) verwendet werden können, werden die Halbleiterchips vereinzelt, da die Metallisation jetzt ausschließlich Anteile aufweist, die jeweils nur auf einem Halbleiterchip vorhanden sind. Falls die Gräben nicht die gesamte Dicke der Halbleiterschicht umfassen, muss die Halbleiterschicht in einem zusätzlichen Verfahrensschritt durchtrennt werden.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Verfahrens anhand der beigefügten 1 bis 7.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt nach dem Aufbringen des Fotolackes.
Die 2 zeigt einen Querschnitt gemäß der 1 für den Belichtungsschritt.
Die 3 zeigt einen Querschnitt gemäß der 2 nach dem Herstellen der Metallisation.
Die 4 zeigt einen Querschnitt gemäß der 3 nach dem Aufbringen eines Trägers.
Die 5 zeigt einen Querschnitt gemäß der 4 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Die 6 zeigt einen Querschnitt gemäß der 3 nach dem Ersatz des Substrates durch einen weiteren Träger und dem Aufbringen einer oberseitigen Folie.
Die 7 zeigt einen Querschnitt gemäß der 6 nach dem Entfernen des weiteren Trägers und der Restanteile des Fotolackes.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt des Verfahrens für ein Ausführungsbeispiel. Der eigentliche Halbleiterwafer ist auf einem Substrat 1 angeordnet, das bei diesem Ausführungsbeispiel Saphir sein kann. Auf einer Oberseite des Substrates 1 befindet sich eine Halbleiterschicht 20, die den hauptsächlichen Anteil des Halbleiterwafers bildet und in diesem Ausführungsbeispiel GaN ist. Auf der Halbleiterschicht 20 können beispielsweise zum Ausbilden von GaN-Galvanik-Dioden eine Spiegelschicht 21, eine Anschlussschicht 22, die zum Beispiel Platin, Titan und/oder Wolframnitrid umfassen kann, und eine Kontaktschicht 23 für externen Anschluss, zum Beispiel aus Gold, aufgebracht sein.
In der Halbleiterschicht 20 und/oder in der auf der Halbleiterschicht aufgebrachten Schicht oder Schichtfolge 21, 22, 23 werden Gräben 3, die in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bis hinab auf das Substrat 1 reichen, hergestellt, so dass die Halbleiterschicht 20 oder zumindest eine darauf aufgebrachte Schicht entsprechend den vorgesehenen Halbleiterbauelementen unterteilt wird. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde vor dem Herstellen der Kontaktschicht 23 auf die Flanken der Halbleiterschicht 20 in den Gräben eine dünne Passivierungsschicht 31, zum Beispiel aus SiO₂, aufgebracht. Die Gräben werden mit Fotolack gefüllt, mit dem eine oberseitige ganzflächige Fotolackschicht 4 gebildet wird.
Die 1 zeigt im Querschnitt diese Anordnung, bei der auf dem Substrat 1 eine Mehrzahl von Mesas 2 vorhanden ist, die durch Gräben 3 voneinander getrennt sind. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel negativer Fotolack verwendet wird, der durch Belichten ausgehärtet wird, werden die in den Gräben vorhandenen Anteile der Fotolackschicht 4 belichtet. Das Belichten der Fotolackschicht 4 geschieht beispielsweise, wie in der 2 mit den eingezeichneten Pfeilen dargestellt ist, von der Rückseite des Substrates 1 her. Das Substrat 1 aus Saphir und die Halbleiterschicht 20 aus GaN sind für die Strahlung durchlässig, während die Spiegelschicht 21 lichtundurchlässig ist, so dass die in der 2 im Querschnitt schraffiert dargestellten belichteten Bereiche 40 in der Fotolackschicht 4 gebildet werden. Es ist aber auch eine vorderseitige Belichtung unter Verwendung einer geeigneten Maske möglich. Nach dem Entwickeln des Fotolacks können die nicht belichteten Anteile herausgelöst werden. Es bleibt dann nur ein Restanteil der Fotolackschicht übrig, der die Gräben in der Form von Zwischenwänden entsprechend der Aufteilung in einzelne Halbleiterchips durchzieht. Die Zwischenwände aus Fotolack überragen die Mesas 2, da die Fotolackschicht 4 auch auf der Oberseite der Mesas 2 aufgebracht war.
Die Oberseite kann dann entsprechend dem Querschnitt der 3 mit einer dünnen Keimschicht 5 versehen werden, auf der die Metallisation 6 in diesem Beispiel ganzflächig galvanisch erzeugt wird. Aufgrund des verbliebenen Restanteiles 41 der Fotolackschicht besitzt die Metallisation 6 auf der Unterseite Einschnitte längs der Gräben.
Wie in der 4 dargestellt ist, wird dann vorzugsweise ein Träger 7 oberseitig aufgebracht, der zur besseren Handhabung vorgesehen ist (Handling-Wafer).
In der 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Metallisation 6 dicker hergestellt wird und somit eine praktisch ebene Oberfläche aufweist. Statt dessen kann die Metallisation 6 aber auch dünner hergestellt werden als in dem Ausführungsbeispiel der 4, so dass sie den Restanteil 41 der Fotolackschicht nicht überdeckt, sondern von dem Restanteil 41 überragt und zerteilt wird. Hierdurch wird bereits die Aufteilung der Metallisation 6 entsprechend den zu vereinzelnden Halbleiterchips gebildet.
Das Substrat 1 wird dann jeweils entfernt. Falls bei einem anderen als dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die gefüllten Gräben nicht die Halbleiterschicht 20 durchtrennen, können von der nach dem Entfernen des Substrates 1 freien Rückseite her entlang den Gräben weitere Gräben hergestellt werden, um die Halbleiterschicht 20 entsprechend den zu vereinzelnden Halbleiterchips aufzuteilen.
Die 6 zeigt einen Querschnitt gemäß den vorhergehenden Figuren nach dem Anbringen eines weiteren Trägers 8 auf der Unterseite anstelle des zuvor entfernten Substrates. Der zuvor angebrachte Träger 7, der zur besseren Handhabung beim Entfernen des Substrates 1 vorgesehen war, wird entfernt. Die Metallisation 6 wird dann nach Bedarf planarisierend zurückgeschliffen, was zum Beispiel mit dem an sich bekannten Verfahren des Flycuttings geschehen kann. Das Rückschleifen endet etwa auf der Oberseite des dann frei liegenden Restanteiles 41 der Fotolackschicht. Die Oberfläche der Metallisation 6 wird dann vorzugsweise mit einer dünnen Folie 9 versehen, an der die einzelnen Halbleiterchips später anhaften.
Entsprechend dem Querschnitt der 7 werden dann der weitere Träger 8 und der Restanteil 41 der Fotolackschicht entfernt. Auf diese Weise werden die Trenngräben 10 zwischen den zu vereinzelnden Halbleiterbauelementen gebildet. Die Halbleiterbauelemente sind jetzt bereits einzelne Halbleiterchips, die nur noch durch die oberseitige Folie 9 zusammengehalten werden. Die Halbleiterchips können nun ohne Schwierigkeit von der Folie 9 abgelöst und vereinzelt werden.
Aufgrund des Restanteiles 41 aus Fotolack, der die Oberseite überragt, werden beim galvanischen Erzeugen der Metallisation 6 auf der Unterseite der Metallisation selbsttätig Rillen oder Einkerbungen gebildet, die die Metallisation, oder gegebenenfalls die nach dem Rückschleifen verbleibende Schicht der Metallisation, in getrennte, den einzelnen Halbleiterbauelementen zugeordnete Bereiche unterteilen.

Claims

Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauelementen mit Metallisation aus einem Verbund, bei dem – eine für Halbleiterbauelemente vorgesehene Halbleiterschicht (20) auf einem Substrat (1) aufgebracht wird, – Gräben (3) in der Halbleiterschicht (20) oder in einer auf der Halbleiterschicht (20) aufgebrachten Schicht oder Schichtfolge (2, 21, 22, 23) entsprechend einer Unterteilung in Halbleiterbauelemente hergestellt werden, – eine Fotolackschicht (4) aufgebracht wird und die Gräben (3) damit gefüllt werden, – eine maskierte Belichtung der Fotolackschicht (4) erfolgt und Anteile der Fotolackschicht (4) in Bereichen zwischen den Gräben (3) entfernt werden, so dass ein verbleibender Restanteil (41) der Fotolackschicht die Gräben (3) überragt, – eine Metallisation (6) auf einer von dem Substrat (1) abgewandten Oberseite der Halbleiterschicht (20) oder der darauf aufgebrachten Schicht oder Schichtfolge (2, 21, 22, 23) erzeugt wird, – die Metallisation (6) so dünn ausgebildet wird oder derart planarisierend zurückgeschliffen wird, dass der Restanteil (41) der Fotolackschicht oberseitig frei liegt und Anteile der Metallisation (6) entsprechend der Unterteilung in Halbleiterbauelemente durch den Restanteil (41) der Fotolackschicht voneinander getrennt werden, und – der Restanteil (41) der Fotolackschicht entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem auf der Halbleiterschicht (20) eine Spiegelschicht (21) hergestellt und durch die Gräben (3) unterteilt wird, die maskierte Belichtung der Fotolackschicht (4) von der Seite des Substrates (1) her erfolgt und die Spiegelschicht (21) hierbei als lichtundurchlässige Maske fungiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Metallisation (6) so dick hergestellt wird, dass der Restanteil (41) der Fotolackschicht, soweit er die Gräben (3) überragt, ganzflächig von der Metallisation (6) überdeckt wird, die Metallisation (6) planarisierend zurückgeschliffen wird, bis der Restanteil (41) der Fotolackschicht frei liegt, und die Metallisation (6) hierdurch entsprechend den vorgesehenen Halbleiterbauelementen unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Metallisation (6) durch Flycutting zurückgeschliffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Metallisation (6) so dünn hergestellt wird, dass der Restanteil (41) der Fotolackschicht die Metallisation (6) überragt und die Metallisation (6) entsprechend den zu vereinzelnden Halbleiterchips aufteilt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Halbleiterschicht (20) GaN ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine GaN-Galvanik-Diode hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Halbleiterschicht (20) durch die Gräben (3) nicht oder nicht vollständig unterteilt wird, nach der Erzeugung der Metallisation (6) das Substrat (1) entfernt wird und nach dem Entfernen des Substrates (1) entlang den mit der Fotolackschicht (4) gefüllten Gräben weitere Graben hergestellt werden und so die Halbleiterschicht (20) vollständig unterteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Gräben (3) bis hinab auf das Substrat (1) hergestellt werden, so dass die Halbleiterschicht (20) entsprechend den vorgesehenen Halbleiterbauelementen unterteilt wird.