DE2043332A1

DE2043332A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halb leiterelements

Info

Publication number: DE2043332A1
Application number: DE19702043332
Authority: DE
Inventors: Katumi Akishima Tokio Ota Masay a Tokio Ogiue, (Japan) M
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1969-09-01
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-03-25
Also published as: NL7012844A; GB1275004A; JPS4914381B1; FR2060339A1

Description

DA-4012

204.3Ϊ32

Beschreibung
zu der Patentanmeldung

der Firma

HITACHI, LIMITED

1-5-1» Marunouchi, Chiyoda-ku Tokyo / Japan

betreffend
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements

Priorität: 1. September 1969, Japan, Nr. 68 665

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements, insbesondere ein Verfahren zum Trennen von Halbleiterelementen von einem Üblichen Halbleiter-Trägermaterial·

Bei der Herstellung von Halbleiterelementen werden im allgemeinen zahlreiche Halbleiterelemente reihenweise auf einem üblichen Halbleiter-Trägermaterial ausgebildet und danach das Trägermaterial bzw. Substrat längs der Grenzen der Elemente in Halbleiterchips aufgeteilt, die je ein Halbleiterelement umfassen. Bei der Herstellung von Leiterstreifen-Eleaenten (beam lead elements) wird, um ein übliches Substrat zu zerteilen, ohne die auf einer Hauptfläche des Substrats bzw. Trägermaterials angeordneten Leiterstreifen (beam leads) zu zerstören, die dieser Hauptfläche gegenüberliegende Oberfläche des Trägermaterials teilweise geätzt, einer sogenannten RUckseitenätzung unterworfen, wodurch unerwünschte Anteile zwischen den Elementen entfernt und die Elemente voneinander getrennt werden· Um das teilweise Ätzen durchzuführen, ist es erforderlich_t »uf der dieser Hauptfläche gegenüberliegenden

- 2 109*813/1157

Oberfläche durch die Photoresist-Methode eine Abdeckmaske auszubilden, es ist jedoch außerordentlich schwierig, die Abdeckmaske in die exakte Lage zu bringen. Bei dem Ätzverfahren wird außerdem die Breite der seitlichen Ätzung groß und es wird ein großer Material- und Zeitverlust hervorgerufen. Da der Ätzwinkel zwischen der geätzten Seitenfläche und der Hauptoberfläche des Trägermaterials darüber hinaus ein spitzer V/inkel wird, können die Seitenflächen des Halbleitersubstrats brechen., Es besteht daher die Gefahr einer schlechten Isolation zwischen den Strahlleitern„

Ziel der .Erfindung ist es, ein Verfahren zum Trennen eines •.Halbleiterkörpers in Halbleiterchips zugänglich zu machen, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist und sich eines polykristallinen Halbleiters bedient, der leichter geätzt werden kann.

Ziel der jirfindung ist außerdem ein Leiterstreifen-Element (beam lead element) mit einem außerordentlich dünnen Substrat, das daher außerordentlich leicht ist.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren, bei dem auf einer Hauptfläche eines Substrats eine ringförmige oder gitterförmige polykristalline Halbleiterschicht und eine von dieser polykristallinen Schicht umgebene einkristalline Halbleiterschicht ausgebildet werden, eine die gesamte obere Fläche bedeckende polykristalline llalbleiterschicht als das Ätzen hemmender Film erzeugt wird, danach das Jubstrat entfernt wird, in der einkristallinen Halbleiterschicht Elemente ausgebildet und danach der polykristalline Anteil selektiv entfernt wird, wobei HaIbleJLterchips, die je ein Element umfassen, voneinander getrennt werden.

Die järfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die eine Aueführungsform der Erfindung darstellen.

109813/1157 - 3 -

In Figuren 1 bis 7 wird der Aufbau eines Halbleiterelements in jeder dtufe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gezeigt. Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht und figuren 2 bis 7 zeigen Längsschnitte dieses Elements.

«tfie in Figur 1 dargestellt ist, wird auf der Oberfläche eines einkristallinen Jilizium-Trägers bzw. -Substrats ein gitterförmiger oder ringförmiger Teil 2 ausgebildet, der das Aufwachsen einer einkristallinen Schicht verhindert. Der zum Verhindern des AufWachsens der einkristallinen Schicht dienende Teil 2 kann aus Siliziumteilchen,, Siliziumoxyd,, Siliziumnitrid oder Glas und dergleichen bestehen und nach der bekannten. Methode in einem vorbestimmten Muster ausgebildet werden. In dem speziellen Beispiel wird der Teil 2 gebildet, in-dem auf der Substratoberflache ein Isolierfilm erzeugt wird, der im wesentlichen aus Siliziumoxyd besteht und der Film da« nach mit Hilfe einer T>estissi*5- 2ö Maske und eines Atzmittels selektiv weggeätzt wird. Aa ist erforderlich und wichtig, als Substrat ein geeignetes Material, wie eine einkristalline Silizium-Trägerschicht 1 zu verwenden, damit eine epitaxisch darauf gewachsene Schicht i eine einkristalline Schicht wird.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, wird eine Siliziumschicht, beispielsweise durch thermische Zersetzung von Monosilan SiH₄ auf der Oberfläche des einkristallinen Siliziumsubstrats 1 gezüchtet und auf diese Weise eine einkristalline Siliziumschicht 3 und eine polykristalline Siliziumschicht 4 gleichzeitig auf dem direkt mit dem einkristallinen Jiliziumsubstrat 1 verbundenen Teil bzw_e dem zum Verhindern des Wachstums einer einkristallinen Schicht dienenden Anteil ausgebildet. In dieser Stufe, in der Silizium epitaxisch gezüchtet wird, kann die einkristalline Siliziumschicht 3 als Schicht des N-Typs

109813/1157 _ 4

mit relativ hohem spezifischem Widerstand und einer Dicke von etwa 300 Mikron erzeugt werden, indem sie leicht mit einer N-Verunreinigung, beispielsweise Antimon oder Areenid dotiert wird.

In die so erhaltene einkristalline Siliziumschicht des N-Typs 3 wird eine Verunreinigung des li-Typs, wie Antimon oder Arsenid, bei hoher Konzentration der Verunreinigung in flacher Schicht eindiffundieren gelassen, wodurch eine S_Ghicht 5 des N⁺-Typs mit niedrigem spezifischem Widerstand ausgebildet wird, wie in Figur 3 dargestellt ist«, Um zu verhindern, daß die einkristalline S_chicht in einer folgenden Verfahrensstufe angeätzt wird, wird ein Teil 6 ausgebildet, der aus Siliziumoxyd, einem Metall mit hohem Schmelzpunkt oder einem keramischen Material besteht. In dem dargestellten speziellen Beispiel wird als Teil 6 ein Isolierfilm verwendet, der im wesentlichen aus Siliziumoxyd besteht. Der Anteil des Siliziumdioxydfilms 6, der mit der polykristallinen Siliziumschicht 4 in Berührung steht, wird, wie in der genannten Zeichnung dargestellt ist, vorzugsweise entfernt, er kann jedoch auch auf der Oberfläche belassen werden. In die polykristalline Schicht 4 kann durch die Öffnung eine Verunreinigung des P-Typs, wie Bor, durch Diffundieren eingebracht werden, um einen isolierenden Bereich des P-Typs (in der Zeichnung nicht dargestellt), der sich bis zu dem Siliziumdioxyd· Teil 2 erstreckt, auszubilden.

Dan&oh wird auf der Oberfläche, auf welcher der ₂ ausgebildet wurde, eine als Träger für die epitaxisch gewachsene Schicht dienende Schicht, beispielsweise dur«h Züchten einer Schicht aus Silizium, erzeugt, um die epitaxisch gezüchtete Schicht in einer nachfolgenden Verfahrensstufe verschiedenen Behandlungen unterwerfen zu können. Pur die Trägerschicht ist es charakteristisch, daß sie leicht entfernt werden kann und im wesentlichen

109813/1157 - 5 -

denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, wie die epitaxisch gezüchtete J_chicht. Gewtinschtenfalls kann sie aus demselben Material wie die epltaxisch gewachsene Schicht, beispielsweise Silizium, bestehen. Da in dieser otufe das Einkristallwachstum durch das Vorliegen des Siliziumoxydfilms 6 verhindert wird, züchtet man über die gesamte Anordnung eine polykristalline Schicht 7» die leicht durch Ätzen entfernt werden kann.

Danach wird das einkristalline Siliziumsubstrat 1 von der gegenüberliegenden Oberfläche durch Abschleifen oder Ätzen entfernt und auf diese Weise die gegenüberliegende Oberfläche der einkristallinen Schicht 3 des N-Typs und die polykristalline Schicht 4 freigelegt, wie in Figur-5 gezeigt wirde In dieser Figur wurde die vorherige Unter= seite der Anordnung nach oben genommene

Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, werden in der mit Hilfe der beschriebenen Stufe freigelegten einkristallinen Schicht 3 Halbleiterzonen für Elemente ausgebildet, wie eine itesiszone 8 und eine Emitterzone 9, und dergleichen= Dies erfolgt durch selektives Eindiffundieren unterschiedlicher, den Leitfähigkeitstyp bestimmender Verunreinigungen, das nacheinander vorgenommen wird. Auf der Oberfläche wird ein Isolierfilm 10, der aus Siliziumoxyd oder Siliziumnitrid und dergleichen besteht, ausgebildet und danach leitfähige Schichten aus Gold, Chrom, Molybdän, Wolfram und dergleichen nach bekannten Methoden so aufgetragen, daß sie mit jeder Zone de3 Clements in Berührung stehen und oich über einen Anteil des Isolierfilms erstrecken. Auf diene Weiae werden die Leiterstreifen (beam leads) 11 und 12 ausgebildet.

Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, werden danach die polykristallinen Siliziumschichten 7 und 4 durch Ätzen mit Hilfe eines Ätzmittels, beispielsweise eines Gemisches aus Fluorwasserstoffsäure, Essigsäure und

10 9813/1157 - 6 - '

Salpetersäure, entfernt. In dieser Stufe werden auch die Seitenflächen der einkristallinen Siliziumachicht 3 geätzt; die Ätzgeschwindigkeit der polykristallinen Schicht ist jedoch schneller, als die der einkristallinen Schicht, so daß die Seitenflächen der einkristallinsn Jchicht sehr wenig angeätzt werden und die einkristalline Siliziumschicht 3»^win der die .Elementζonen ausgebildet wurden, in Form von Inseln zurückbleiben. Auf diese Weise ist jedes Halbleiterelement, das Leiterstreif a&ufweist, vollständig von anderen isoliert oder getrennt.

Wie durch diese Ausführungsform verdeutlicht wird, hat das erfindungsgemäße Verfahren zahlraiche, nachstehend genannte Vorteile gegenüber üblichen Abtrannmethoden, da erfindunga&emäß die Halbleiterelemente un^er Ausnutzung der Tatsache voneinander getrennt werden, ölaß eine poly= kristalline Schicht leichter geätzt wird.

(1) Da zum Ätzen der Rückseite keine Maske benötigt vird, ist eine komplizierte Verfahrensweise, iie das Anlegen der Maske in exakter Lage, nicht erforderlich,

(2) Da der Winkel der geätzten Oberfläche ge$en eine Hauptfläche ein spitzer Winkel ist, kann die Breite des geätzten Anteils verringert werden UKd Material- und Zeitersparnisse erzielt werden. Außerdem wird die mechanische Festigkeit an den Seitenflächen eine3 Halbleiterkörpers erhöht und auf diese Welse schlechte Isolierung zwischen Strahlleitern, wie sie durch Rißbildung und dergleichen verursacht wird, vermieden.

(3) Da die Dicke eines Halbleiterelements geri:^ gehalten werden kann, wird ^rflndungsgemäß ein leichter Element erzielt. Auf diese Weise kann die Per tigke; t,-mit der ein lilement durch Lei terstoif en (Irearn leaa) auf einer gedruckten Schaltung gelagert *ird, erhöh¹·. werden.

(4) In der Verfahr ens stufe,, in der die epi taxisch gewachsene schicht 7 weggeätzt wird, wird das Ätzen der Schicht durch den Siliziuinoxyd-Film unterbrochen, wodurch die untere Fläche des Elements eben wird» „ 7 -

109813/1157

Claims

204 3^32

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements, dadurchgekennzeichnet _t daß man auf einer Hauptfläche eines Substrats (1) gleichzeitig eine gitterförmige, polykristalline Halbleiterschicht (2) und eine einkristalline Halbleiterschicht (3)» die von dieser polykristallinen Schicht umgeben 1st, ausbildet_p eine weitere polykristalline Schicht (7) auf der gesamten oberen Fläche dieser einkristallinen Schicht (3) und dieser polykristallinen Schicht (2) erzeugt, die gegenüberliegende Hauptflache dieser einkristallinen Halbleiter, chicht (3) und der gitterförmigen polykristallinen Halbleiter .chicht (2) durch Entfernen des oubstrats (1) von der gegenüberliegenden Hauptfläche freilegt,' durch Erzeugen von leitenden Elementen in dieser einkristallinen Schicht (3) Halbleiterzonen ausbildet und die polykristalline Halbleiterschicht (7Ϊ durch Ätzen selektiv entfernt und auf diese Weise Halbleiterchips voneinander trennt, die jeweils mindestens ein leitendes Element enthalten.

109813/1157