DE2608926B2

DE2608926B2 - Process for the pretreatment and subsequent separation of faulty and faultless semiconductor elements

Info

Publication number: DE2608926B2
Application number: DE19762608926
Authority: DE
Inventors: Harry Charles Boxford Mass. Kling (V.St.A.)
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1976-03-04
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2608926A1; DE2608926C3

Description

Seit langem ist die Kennzeichnung und Ausscheidung von schadhaften Halbleiterelementen ein Problem bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen gewesen und manche Lösungen sind vorgeschlagen worden.The identification and removal of defective semiconductor elements has long been a problem at in the manufacture of semiconductor devices and some solutions have been proposed.

Ein wesentlicher Anteil der Kosten eines fertigen Halbleiterbauelementes bezieht sich auf die Verkapselungskosten, und deshalb sind erhebliche Verluste zu erwarten, falls fehlerhafte Elemente verkapselt werden. Es ist daher äußerst wichtig, daß fehlerhafte Elemente markiert und vor der Verkapselung zur Verminderung der Gesamtherstellungskosten entfernt werden.A significant proportion of the costs of a finished semiconductor component relates to the encapsulation costs, and therefore significant losses are to be expected if defective elements are encapsulated. It is therefore extremely important that defective elements are marked and pre-encapsulated to reduce them the total manufacturing cost will be removed.

Es sind verschiedene Verfahren zur Markierung und Entfernung von fehlerhaften Bauelementen entwickelt worden. Es sind Meßvorrichtungen zur Identifizierung von fehlerhaften Bauelementen entwickelt worden, in denen eine eine Mehrzahl von Bauelementen enthaltene so Platte als Ganzes geprüft werden kann. Die fehlerhaften Bauelemente können markiert werden, um nach dem Ritzen und Zerbrechen der Platte in getrennte Plättchen diese fehlerhaften Elemente zu entfernen.Various methods of marking and removing defective components have been developed been. Measuring devices for identifying defective components have been developed in which a board containing a plurality of components can thus be examined as a whole. The faulty ones Components can be marked for after scribing and breaking the board into separate platelets remove these defective items.

Bisher wurden die fehlerhaften Bauelemente an der Platte von Hand mit einem Markierungsmaterial markiert, so daß die fehlerhaften Bauelemente nach dem Zerbrechen der Platte in einzelne Plättchen von Hand entfernt werden konnten. Bei einer weitergebildeten Einrichtung wurden die fehlerhaften Bauelemente mit einer magnetischen Tinte markiert, so daß diese anschließend ausgeschieden werden können, indem sie unterhalb eines Magnetes vorbeigeleitet werden, der die fehlerhaften Plättchen mit der Markierung der magnetischen Tinte anzieht und aufnimmt.So far, the defective components on the plate have been manually with a marking material marked so that the defective components after breaking the plate into individual wafers by hand could be removed. In a further training facility, the defective components were included marked with a magnetic ink so that it can then be excreted by using it passed underneath a magnet, which marks the faulty platelets with the magnetic ones Ink attracts and absorbs.

Aus der US-PS 23 10 894 und der GB-PS 12 73 247 waren zur Aufbereitung und Trennung von Erzen und Mineralien Verfahren der Schwimm-Senkscheidung bekannt, bei denen das Trennkriterium die unterschiedlichen Dichten der abzutrennenden Teilchen im Vergleich zur Dichte eines trockenen Trennmediums sind, wobei Vorrichtungen zum Rütteln bzw. Vibrieren vorgesehen sind. Der US-PS 27 55 927 ist der Hinweis zu entnehmen, bei einem solchen Verfahren der Trocken-Trennung Schwallschwingungen anzuwenden.From US-PS 23 10 894 and GB-PS 12 73 247 were for the preparation and separation of ores and Minerals method of the swimming-lowering separation known, in which the separation criterion the different Density of the particles to be separated compared to the density of a dry separation medium are, with devices for shaking or vibrating are provided. The US-PS 27 55 927 is the reference can be seen to apply surge vibrations in such a method of dry separation.

Schließlich ist auch bekannt, bei der Schwimm-Senkscheidung von Mineralien bestimmte Flüssigkeiten wie z. B. Bromoform oder Xylol zu verwenden, siehe »Chemikalien für die Aufbereitung von Mineralien« 1962, Seite 78 bzw. 126.Finally, it is also known in the case of the swimming-lowering separation liquids determined by minerals such as B. to use bromoform or xylene, see "Chemicals for the processing of minerals" 1962, page 78 and 126.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur wirksamen Trennung von fehlerhaften und fehlerfreien Halbleiterbauelementen anzugeben. Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Das Verfahren der Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Vorzugsweise ist das Trennmedium, in das die Halbleiterplättchen gebracht werden, eine Flüssigkeit; das Verfahren nach der Erfindung ist jedoch auch unter Verwendung eines in trockener Form vorliegenden Trennmittels von puderförmiger oder partikelförmiger Konsistenz durchführbar.The present invention is based on the object of specifying a new method for the effective separation of faulty and fault-free semiconductor components. The object is achieved by the invention specified in claim 1. Appropriate refinements and developments are characterized in the subclaims. The method of the invention is described below using an exemplary embodiment. Preferably the separation medium into which the semiconductor wafers are placed is a liquid; However, the method according to the invention can also be carried out using a release agent which is in dry form and has a powdery or particulate consistency.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung zum Sortieren von Halbleiterelementen werden beachtliche Vorteile erreicht. Bei der Aussetzung der Halbleiterplättchen dem Ultraschallsignal werden nämlich auch Plättchen mit schwachen Kontakten ausgeschieden, da die schwachen Kontakte gewöhnlich bei der Aussetzung dem Ultraschallsignal abbrechen, wodurch das spezifische Gewicht der fehlerhaften Plättchen vermindert wird. Es werden somit Siliciumplättchen und auch andere Überbleibsel zum Schwimmen an der Oberfläche gebracht, wo sie entfernt werden können.In the method according to the invention for sorting semiconductor elements, there are considerable advantages achieved. When the semiconductor wafers are exposed to the ultrasonic signal, they also become wafers Eliminated with weak contacts, as weak contacts usually occur upon exposure interrupt the ultrasound signal, which reduces the specific weight of the defective platelets will. This leaves silicon wafers and other debris floating on the surface brought where they can be removed.

Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines Prozesses mit den Merkmalen der Erfindung zu entnehmen.Further features and advantages of the method according to the invention are the following description of a Process with the features of the invention can be found.

Zur Bestimmung von fehlerhaften Elementen werden die Halbleiterelemente einer eine Mehrzahl von Halbleiterelemente enthaltenden Halbleiterplatte auf verschiedene bekannte Weise geprüft. Die fehlerhaften Elemente können augenscheinlich identifiziert und von Hand mit einem Material wie einer Tinte oder einem Lack markiert werden, das eine schwere Substanz mit einem spezifischen Gewicht größer als das spezifische Gewicht des Plättchens aufweist, in welchem das Halbleiterelement ausgebildet wurde. Die von Hand markierten Plättchen werden daher ein spezifisches Gewicht aufweisen, welches größer ist als das der unmarkierten Plättchen.To determine defective elements, the semiconductor elements are one of a plurality of Semiconductor board containing semiconductor elements is examined in various known ways. The faulty ones Items can be visually identified and hand-rubbed with a material such as an ink or a Varnish can be marked that contains a heavy substance with a specific gravity greater than that specific Has the weight of the die in which the semiconductor element was formed. Made by hand marked platelets will therefore have a specific gravity which is greater than that of the unmarked platelets.

Das spezifische Gewicht der Plättchen, in denen fehlerhafte Elemente ausgebildet wurden, kann auch durch galvanische Entfernung der Metallkontakte von den Elementen geändert werden. Diese Verfahrensweise ist insbesondere nützlich bei Elementen mit plattierten Kontakten aus Silber oder anderen herkömmlichen Kontaktmetallen. Die gesamte Platte wird in eine Entmetallisierungslösung getaucht und an die Platte ein solches Potential angelegt, daß die Halbleiterübergänge innerhalb der Elemente auf der Platte in Sperrichtung gepolt werden, so daß kurzgeschlossene oder Leckströme aufweisende Übergänge einen Strom durchlassen, so daß die zugeordneten Kontakte galvanisch entfernt werden. Durch die Entfernung desThe specific gravity of the platelets in which defective elements have been formed can also can be changed by galvanic removal of the metal contacts from the elements. This procedure is particularly useful with elements with plated contacts made of silver or other conventional ones Contact metals. The entire plate is immersed in a de-metallizing solution and attached to the Plate such a potential is applied that the semiconductor junctions within the elements on the plate in Reverse direction are polarized, so that short-circuited or leakage currents having junctions a current let through so that the associated contacts are galvanically removed. By removing the

Kontaktmetalls von den fehlerhaften Halbleiterelementen vermindert sich das spezifische Gewicht der Plättchen, in dem die Elemente ausgebildet wurden.Contact metal from the defective semiconductor elements the specific weight of the platelets in which the elements were formed decreases.

Nachdem das spezifische Gewicht der Plättchen, in denen die fehlerhaften Elemente ausgebildet wurden, entweder mittels einer schweres Material enthaltenden Tinte oder galvanisches Entfernen, wie vorstehend beschrieben, geändert wurde, werden die Platten geritzt und in eine Mehrzahl von Plättchen zerbrochen. Die getrennten Plättchen werden zunächst über ein Sieb bestimmter Maschenweite geführt, um unvollkommen voneinander getrennte Plättchengruppen zu entfernen.After the specific gravity of the platelets in which the defective elements were formed, either by means of a heavy material ink or by electroplating as above is described, changed, the plates are scratched and broken into a plurality of platelets. The separated platelets are first placed over a sieve A certain mesh size performed in order to remove incompletely separated groups of platelets.

Das Trennmedium wird so angesetzt, daß es ein spezifisches Gewicht zwischen dem der fehlerhaften und nichtfehlerhaften Plättchen aufweist Für Plättchen mit Silberkontakten wurde ein Trennmedium .uis 160 ecm Xylol und 600 ml Bromoform (CHBr₃) angesetzt Etwa 200 ml des Trennmediums wird in einen Becher aus rostfreiem Stahl geschüttet und danach die gesiebten Plättchen in das Trennmedium gebracht Der das Trennmedium enthaltende Becher mit den Plättchen wird dann in ein Ultraschallbad gebracht und einem Ultraschallsignal etwa 1 min lang ausgesetzt. Die Frequenz und Intensität des Ultraschallsignals muß zur Bewegung der Plättchen ausreichen.The separation medium is prepared so that it has a specific gravity between that of the defective and non-defective platelets.For platelets with silver contacts, a separation medium was made up of 160 ecm of xylene and 600 ml of bromoform (CHBr ₃ ). About 200 ml of the separation medium is poured into a beaker Stainless steel is poured and then the sieved platelets are placed in the separating medium. The beaker containing the separating medium with the platelets is then placed in an ultrasonic bath and exposed to an ultrasonic signal for about 1 minute. The frequency and intensity of the ultrasonic signal must be sufficient to move the platelets.

Nach dem Abschalten des Ultraschallsignals sollte eine kurze Pause von etwa 1 min gelassen werden, damit sich die schwereren Plättchen absetzen können. Danach wird das Trennmedium abgegossen, um alle fehlerhaften Plättchen und schwimmenden Partikel zu entfernen. Diese Behandlung sollte vorzugsweise zwei- oder mehrmal wiederholt werden, um sicherzustellen, daß sämtliche fehlerhaften Plättchen und Überbleibsel entfernt worden sind.After switching off the ultrasonic signal, there should be a short pause of about 1 min the heavier platelets can settle. After that, the separating medium is poured off to eliminate any faulty ones Remove platelets and floating particles. This treatment should preferably be two- or repeated several times to ensure that all defective chips and debris have been removed.

Nach dem letzten Abgießen der fehlerhaften Plättchen werden die verbliebenen Plättchen mit Xylol übergössen. Dann werden die Plättchen in Trichlorethylen eingetaucht, das zum leichten Sieden erhitzt wird. Danach wird das Lösungsmittel abgegossen und die Behandlung vorzugsweise mehr als zweimal wiederholt Die Plättchen werden dann in Methanol getaucht das zum leichten Sieden erhitzt wird. Danach wird das Lösungsmittel abgegossen und die Behandlung vorzugsweise mehr als zweimal wiederholt. Dann werden die Plättchen in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 120 bis 130⁰C getrocknet Die Plättchen sind nun bereit für die weitere herkömmliche Behandlung, Prüfen und Verkapseln, welche Prozesse aber nicht von der Erfindung betroffen sind.After the defective platelets have been poured off for the last time, xylene is poured over the remaining platelets. The platelets are then immersed in trichlorethylene, which is heated to a gentle boil. The solvent is then poured off and the treatment is preferably repeated more than twice. The platelets are then immersed in methanol which is heated to a gentle boil. The solvent is then poured off and the treatment is preferably repeated more than twice. The platelets are then dried in an oven at a temperature of approximately 120 to 130 ^° C. The platelets are now ready for further conventional treatment, testing and encapsulation, which processes, however, are not affected by the invention.

Das Verfahren nach der Erfindung stellt somit ein vereinfachtes und wirksames Verfahren zum Entfernen von fehlerhaften Plättchen zur Verfugung, wobei die Ausbeute wesentlich erhöht wird. Dadurch, daß die Plättchen und das Trennmedium dem Ultraschallsignal ausgesetzt werden, wird eine verbesserte und schnellere Trennung erzielt und die den Wirbelströmungen zuzuordnenden Probleme überwunden. Weitere, sich aus der erfindungsgemäßen Verwendung eines Ultraschallsignals ergebende Vorteile bestehen darin, daß Plättchen mit schwachen Kontakten ebenfalls abgetrennt werden, da die Kontakte abbrechen, sobald sie dem Ultraschallsignal ausgesetzt werden. Ein beträchlicher Anteil von Überbleibseln einschließlich von Siliciumplättchen werden ebenfalls während des Ausscheidungs- und Abgießprozesses entfernt.The method according to the invention thus provides a simplified and efficient method of removal of defective platelets is available, the yield is significantly increased. Because the The platelets and the separating medium are exposed to the ultrasonic signal, is improved and faster Achieved separation and overcome the problems associated with the eddy currents. Further, yourself Advantages resulting from the inventive use of an ultrasonic signal are that Platelets with weak contacts are also severed, as the contacts break off as soon as they are exposed to the ultrasonic signal. A sizable proportion of holdovers including Silicon wafers are also removed during the precipitation and casting process.

Claims

Patent claims:

1. Process for the pre-treatment and subsequent separation of defective and faultless Haibleiterelement.en, characterized in that that after checking the semiconductor elements of a semiconductor board, the defective elements by marking or by galvanic removal of the metal contacts in their specific Weight can be changed and that then after dividing the semiconductor plate into the individual Semiconductor elements that are subjected to a swim-sink separation with simultaneous action of ultrasound.

2. The method according to claim 1, characterized in that that a liquid is used as the separation medium.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that a bromoform solution is used as the separating medium.

4. The method according to claim 3, characterized in that a solution of bromoform in xylene in a ratio of 160 cm ³ to 600 ml of bromoform is used as the separating medium.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the defect-free semiconductor elements rinsed with xylene after removal of the separating medium, then first in trichlorethylene and then boiled in methanol and then dried.