DE2522346C3 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, bei dem eine großflächige Halbleiterscheibe auf einer Seite mit einer Metallschicht überzogen wird, auf dieser Metallschicht Bereiche mit Lot bedeckt werden und die großflächige Halbleiterscheibe durch Abtrag des Materials zwischen den mit Lot bedeckten Bereichen von der beschichteten Seite her in kleinflächige Halbleiterscheiben zerteilt wird.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 3046 176 bekanntgeworden. Dabei wird eine großflächige Halbleiterscheibe auf stromlosen Weg mit einer Metallschicht versehen, Dann wird die Halbleiterscheibe auf vorbestimmten Flächen mit einer Maske und danach mit einer ätzresistenten Schicht versehen. Daraufhin werden die nicht mit dem ätzresistenten Material bedeckten Teile der Metallschicht weggeätzt, und nach dem Entfernen der ätzresistenten Schicht werden die verbleibenden kleinen Metallschichten mit Lotmaterial beschichtet. Die mit Lotmaterial beschichtete Halbleiterscheibe wird in eine Ätzlösung eingetaucht, worauf die Halbleiterscheibe an denjenigen Stellen, an denen sie nicht mit Lot bedeckt ist, durch Ätzen in kleine Halbleiterscheiben zerteilt wird. Dieses Verfahren ist jedoch insbesondere für die Herstellung kleiner Halbleiterbauelemente recht umständlich und nimmt relativ viel Zeit in Anspruch.
Es ist auch bereits bekannt, eine großflächige Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl von kleinflächigen Elektroden zu versehen und diese Halbleiterscheibe dann mittels eines aus einer Düse austretenden feinen Sandstrahls zwischen den Elektroden zu zerteilen (siehe DE-OS 19 31 336). Insbesondere bei kleinen Halbleiterbauelementen setzt dieses Verfahren eine hohe Genauigkeit voraus und benötigt relativ viel Zeit, wenn nicht ein Mehrfachdüsensatz zum gleichzeitigen Herstellen paralleler Schnitte verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß die Herstellung von kleinflächigen Halbleiterbauelementen, von beispielsweise bis 15 mm2 Scheibenfläche, mit wesentlich geringerem Aufwand als bisher möglich ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf die mir der Metallschicht überzogenen Seite der großflächigen Halbleiterscheibe eine aus Weichlot bestehende Lotscheibe aufgelegt wird, auf diese Lotscheibe eine mit einem Lochmuster versehene Lochscheibe aus einem mit dem Weichlot nicht legierenden Material aufgelegt wird, die Lochscheibe belastet wird, die Lotscheibe auf die Schmelztemperatur des Weichlots erhitzt wird, bis wenigstens der größte Teil des Weichlots in das Lochmuster verdrängt wird, die Lochscheibe nach dem Abkühlen entfernt wird und die großflächige Halbleiterscheibe einem auf die beschichtete Seite gerichteten Sandstrahl ausgesetzt wird, bis die großflächige Halbldtersciieibe zerteilt ist.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den F i g. 1 bis 4 näher erläutert. Die F i g. 1 bis 4 stellen verschiedene Schritte des Verfahrens dar.
In F i g. 1 ist die großflächige Halbleiterscheibe mit 1 bezeichnet. Sie besteht beispielsweise aus Silicium und ist mit mindestens zwei Zonen unterschiedlichen Leitungstyps versehen, die beispielsweise durch Eindiffundieren von Dotierungsstoffen erzeugt wurden. Die großflächige Halbleiterscheibe 1 ist mit einer Metallschicht 2 versehen. Die Metallschicht 2 kann z. B. aus einer doppelten Nickelschicht bestehen, die zum Schutz gegen Korrosion vergoldet sein kann. Die erste der Nickelschichten wird z. B. stromlos nach einem bekannten Verfahren auf der großflächigen Halbleiterscheibe 1 aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur von mehreren hundert Grad in die Halbleiterscheibe eingesintert. Darauf kann dann, ebenfalls stromlos, die zweite Nickelschicht und darauf die Vergoldung
ω aufgebracht werden. Auf die vernickelte und vergoldete Halbleiterscheibe t wird eine Lotscheibe 3 aufgelegt, die aus einem Weichlot besteht. Zweckmäßigerweise wird ein Weichlot mit hohem Bleianteil, z. B. 96%, und vergleichsweise geringem Zinnanteil, beispielsweise
h·) 4%, verwendet. Auf die Lotscheibe 3 wird eine mit einem Lochmusters versehene Lochscheibe 4 aufgelegt. Das Lochmuster 5 kann in Form eines Rasters oder auf andere Art regelmäßig angeordnet sein. Die Lochschei-
be 4 besteht aus. einem mit dem Lotmetall nicht legierenden Material, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem der Halbleiterscheibe 1 nicht wesentlich abweicht. Besteht die Halbleiterscheibe 1 aus Silicium, wird vorzugsweise eine Lochscheibe 4 aus Graphit, Molybdän, Wolfram oder einer temperaturfesten Keramik verwendet Es ist auch möglich, die Lochscheibe 4 aus Silicium oder einem anderen Halbleitermaterial herzustellen.
Die Lochscheibe 4 wird anschließend mit einem Gewicht 7 (F i g. 2) belastet Die Belastung kann z. B. bei etwa 0,5 N/mm2 liegen. Die aus Halbleiterscheibe 1, Lotscheibe 3, Lochscheibe 4 und Gewicht 7 bestehende Einheit wird dann, beispielsweise im Ofen, auf eine Temperatur erwärmt, bei der das Weichlot schmilzt Im Fall der oben angegebenen Lotzusammensetzung reicht eine Temperatur von etwa 4000C aus. Der Ofen kann zweckmäßigerweise ein Induktionsofen sein; seine Hochfrequenzspule ist schematisch gezeichnet und mit 12 bezeichnet Die durch das Gewicht 7 ausgeübte Kraft drückt die Lochscheibe 4 nach unten und verdrängt das teigige und flüssig werdende Weichlot in die öffnungen des Lochmusters 5 der Lochscheibe 4. Dabei entstehen Lotkuppen 8, die mit absinkender Lochscheibe 4 immer höher werden, bis das zwischen den Öffnungen des Lochmusters 5 befindliche Weichlot wenigstens zum größten Teil in das Lochmusters verdrängt ist.
Nach dem Abkühlen werden das Gewicht 7 und die Lochscheibe 4 entfernt Die großflächige Halbleiterscheibe t ist auf der Oberseite mit einer Vielzahl von Lotkuppen 8 besetzt, deren Anordnung auf der Halbleiterscheibe 1 dem Lochmuster 5 entspricht (Fi g. 3). Die Lotkuppen 8 sind mit der Metallschicht 2 der Halbleiterscheibe 1 zusammenlegiert und bilden die Kontaktelektroden für die herzustellenden kleinflächigen Halbleiterbauelemente.
Zum Trennen der großflächigen Halbleiterscheibe 1 wird diese, z. B. mittels einer Wachsschicht 9, auf eine Glasplatte IO aufgeklebt Dann wird, wie in F i g. 4 durch eine Anzahl paralleler Pfeile angedeutet, auf die mit den Lotkuppen 8 versehene Seite der Halbleiterscheibe 1 ein Sandstrahl 13 gerichtet Dieser Sandstrahl kann einen Querschnitt aufweisen, der dem Durchmesser der Halbleiterscheibe 1 entspricht Er kann auch kleiner sein; dann müssen die Halbleiterscheibe 1 und der Sandstrahl 13 seitlich relativ zueinander bewegt werden.
ίο Der Sandstrahl 13 trägt nun die nicht mit einer Lotkuppe 8 bedeckten Teile der Halbleiterscheibe 1 relativ schnell ab, da es sich hier um sprödes Material handelt, während die aus Weichlot bestehenden Lotkuppen 8 wesentlich langsamer abgetragen werden.
Nach kurzer Zeit, beispielsweise in zwei Minuten, ist die großflächige Halbleiterscheibe 1 in viele kleinflächige Halbleiterscheiben 11 zerteilt, die auf ihrer Oberseite jeweils eine der Lotkuppen 8 tragen,.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Kontaktmetall, nämlich das Weichlot, gleichzeitig als Maskierung f. .·· den Sandstrahl dient Dadurch erübrigt sich eine besondere Maskierung oder die Verwendung eines präzisen Feinsandstrahls. Es kann mit geringem Aufwand eine große Anzahl von kleinflächigen Halbleiterbauelementen hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, aus einer großflächigen Halbleiterscheibe von 50 mm 0 1000 kleinflächige Halbleiterscheiben von Umm 0 zu erzeugen. Das Verfahren ist aber auch für kleinflächige Halbleiterbauelemente mit einer Scheibtnfläche bis zu einigen Millimetern Durchmesser brauchbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die kleinflächigen Halbleiterscheiben nur einseitig mit Lotmetall beschichtet und damit auf einer Seite schwerer sind. Sie lassen
J5 sich damit durch einfaches Einrütteln in ein Lochraster in immer gleicher Polarität anordnen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterelementen, bei dem eine großflächige Halbleiterscheibe auf einer Seite mit einer Metallschicht überzogen wird, auf dieser Metallschicht Bereiche mit Lot bedeckt werden und die großflächige Halbleiterscheibe durch Abtrag des Materials zwischen den mit Lot bedeckten Bereichen von der beschichteten Seite her in kleinflächige Halbleiterscheiben zerteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit der Metallschicht (2) überzogenen Seite der großflächigen Halbleiterscheibe (1) eine aus Weichlot bestehende Lotscheibe (3) aufgelegt wird, auf diese Lotscheibe (3) eine mit einem Lochmuster (5) versehene Lochscheibe (4) aus einem mit dem Weichlot nicht legierenden Material aufgelegt wird, die Lochscheibe (4) belastet wird, die Lotscheibe (3) auf die Schmelztemperatur des Weichlots erhitzt wird, bis wenigstens der größte Teil des Weichlots in das Lochmuster (5) verdrängt wird, die Lochscheibe (4) nach dem Abkühlen entfernt wird und die großflächige Halbleiterscheibe (1) einem auf die beschichtete Seite gerichteten Sandstrahl (13) ausgesetzt wird, bis die großflächige Halbleiterscheibe (1) zerteilt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die großflächige Halbleiterscheibe (1) vor dem Zerteilen mit ihrer nicht beschichteten Seite mittels Wachs (9) auf eine Glasscheibe (10) aufgeklebt wird
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lotscheibe (3) aus einem Blei-Zinn-Lot mit überwiegende^ Bleianteil verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Metallschicht (2) zu überziehende Seite der großflächigen Halbleiterscheibe (1) vor dem Auflegen der Lotscheibe (3) vernickelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vernickelte Seite der großflächigen Halbleiterscheibe (I) vor dem Auflegen der Lotscheibe (3) vergoldet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochscheibe (4) aus Graphit verwendet wird.
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