FR2537778A1 - METHOD FOR METALLIZING A SINGLE CRYSTALLINE SILICON PLATE - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION DE COMPOSANTS SEMICONDUCTEURS, ET NOTAMMENT DE METALLISATION D'UNE PARTIE DE SURFACE D'UNE PLAQUETTE DE SILICIUM MONOCRISTALLIN. UNE EPAISSEUR D'AU MOINS UN MICRON EST ELIMINEE D'UNE PARTIE DE SURFACE METALLISEE POUR ELIMINER TOUTE CONTAMINATION D'OXYGENE, PUIS UNE MINCE COUCHE DE NICKEL 70 EST DEPOSEE SUR LA PARTIE DE SURFACE 60, 61 ET ELLE EST CONVERTIE DANS UNE PARTIE DE SON EPAISSEUR EN DU SILICIURE DE NICKEL, PUIS AU MOINS UNE COUCHE 71, 72, 73 D'UN METAL DE CONTACT, EST DEPOSEE SUR LE NICKEL. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION DE COMPOSANTS SEMICONDUCTEURS A GRANDE PUISSANCE.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS, AND IN PARTICULAR FOR METALLIZING A SURFACE PART OF A MONOCRISTALLINE SILICON Wafer. A THICKNESS OF AT LEAST ONE MICRON IS REMOVED FROM A METALIZED SURFACE PART TO REMOVE ANY OXYGEN CONTAMINATION, THEN A THIN LAYER OF NICKEL 70 IS DEPOSITED ON THE SURFACE PART 60, 61 AND IT IS CONVERTED INTO A PART OF ITS THICKNESS IN NICKEL SILICIDE, THEN AT LEAST ONE LAYER 71, 72, 73 OF A CONTACT METAL, IS DEPOSITED ON THE NICKEL. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO THE MANUFACTURE OF HIGH-POWER SEMICONDUCTOR COMPONENTS.
Description
La présente invention se rapporte auxThe present invention relates to
composants semi-conducteurs et concerne plus particu- semiconductor components and more specifically
lièrement un nouveau procédé de fabrication de plusieurs composants semiconducteurs à partir d&une plaquette commune. Les phases initiales de la fabrication des Firstly, a novel method of manufacturing multiple semiconductor components from a common wafer. The initial phases of manufacturing
composants semi-conducteurs de puissance comme les redres- semiconductor power components such as rectifiers
seurs commandés ou similaires, se déroulent normalement dans une installation de fabrication de plaquettes dans laquelle des jonctions sont formées dans une plaquette ordered or similar devices, normally take place in a wafer manufacturing facility in which junctions are formed in a wafer
de très grand diamètre pour plusieurs composants iden- very large diameter for several components
tiques Après la formation des jonctions dans la grande plaquette, les composants individuels sont séparés de la plaquette et sont ensuite traités séparément, généralement dans une installation d'assemblage Dans le traitement ultérieur, un contact de plaques de dilatation est d'abord After the formation of the junctions in the large wafer, the individual components are separated from the wafer and are then treated separately, usually in an assembly plant. In the subsequent treatment, a contact of expansion plates is first.
allié au-dessous des éléments individuels d'une plaquette. allied beneath the individual elements of a wafer.
Ensuite, des métaux de contact sont appliqués sur la surface supérieure des éléments individuels Ce processus de métallisation de contact nécessite normalement un masquage et une gravure-oxydation pour chaque élément Subsequently, contact metals are applied to the upper surface of the individual elements. This contact metallization process normally requires masking and etching-oxidation for each element.
individuel d'une plaquette.individual of a wafer.
Cette séquence consistant à allier d'abord le contact de dilatation et à appliquer ensuite des contacts métalliques était nécessaire car les contacts métalliques utilisés dans les composants de puissance sont This sequence of first combining the expansion contact and subsequently applying metal contacts was necessary because the metal contacts used in the power components are
généralement d'aluminium Le métal de contact daliuminium. usually aluminum The contact metal daliuminium.
peut diffuser dans la surface de la plaquette aux températures d'alliage uiilisées pour appliquer le contact de dilatation au-dessous de la plaquette, ce qui pourrait may diffuse into the wafer surface at the alloy temperatures used to apply the expansion contact below the wafer, which could
perturber la configuration des jonctions; diffusées. disrupt the configuration of the junctions; disseminated.
Après la métallisation, la surface extérieure des éléments individuels est rendue conique pour augmenter la tension d'amorçage du composant Ce processus met en oeuvre une attaque par un acide ou un meulage suivi par une attaque acide pour éliminer les dommages provoqués par le meulage Cependant, le contact d'aluminium peut être After metallization, the outer surface of the individual elements is tapered to increase the initiator voltage of the component. This process involves etching or grinding followed by acid etching to eliminate grinding damage. the aluminum contact can be
attaqué par l'acide utilisé dans l'opération de cham- attacked by the acid used in the chamber operation.
freinage De plus, il est nécessaire de protéger la métallisation en la recouvrant par exemple par un placage d'or ou par de la cire avant l'opération d'attaque par un acide. Toutes ces opérations étaient exécutées dans Moreover, it is necessary to protect the metallization by covering it, for example, with a gold plating or with wax before the acid attack operation. All these operations were executed in
une installation d'assemblage sur des éléments indivi- an assembly plant on individual elements
duels de plaquette qui devaient être manipulés séparément. wafer duals that had to be handled separately.
Ainsi, les phases supplémentaires et les manipulations séparées augmentent considérablement le prix des composants Thus, the additional phases and the separate manipulations considerably increase the price of the components
et réduit le rendement de fabrication. and reduces the manufacturing yield.
Selon l'invention, une métallisation est appliquée sur la plaquette dans l'installation de fabrication des plaquettes avant que cette dernière ne soit coupée en ces composants individuels La métallisation utilise du nickel et de l'argent Cette métallisation forme un contact ohmique sur les surfaces sous-jacentes de silicium mises à-nu et elles peuvent subsister après les températures d'alliage, utilisées pour le contact de dilatation sur un According to the invention, a metallization is applied to the wafer in the wafer manufacturing plant before it is cut into these individual components. The metallization uses nickel and silver This metallization forms an ohmic contact on the surfaces underlying silicon and can survive after alloy temperatures, used for expansion contact on a
élément individuel d'une plaquette Après que la métal- individual element of a wafer After the metal-
lisation a été appliquée à la plaquette, cette dernière est coupée en éléments individuels Ces éléments sont ensuite alliés aux contacts de dilatation inférieurs dans une opération d'alliages sous vide mettant en oeuvre des This element is cut into individual elements. These elements are then alloyed with the lower expansion contacts in a vacuum alloy operation using
températures aussi élevées que 650 'C pendant 30 minutes. temperatures as high as 650 ° C for 30 minutes.
Etant donné que la métallisation comporte une couche extérieure d'argent, un produit d'attaque caustique chaud peut être appliqué à la surface extérieure Since the metallization has an outer layer of silver, a hot caustic may be applied to the outer surface
des éléments de la plaquette après l'opération de chamfrei- elements of the wafer after the chamfering operation.
nage, sans qu'il soit nécessaire de protéger la métalli- without the need to protect the metal
sation contre le produit d'attaque caustique De préférence, de la potasse caustique est utilisée pour l'opération d'attaque et de l'acide citrique est utilisé pour le rinçage final De la soude caustique peut également être utilisée comme produit d'attaque Etant donné qu'aucune protection de la métallisation n'est nécessaire pendant l'attaque de la surface extérieure du composant, plusieurs The caustic potash is preferably used for the etching operation and citric acid is used for the final rinse. Caustic soda can also be used as an etching product. given that no protection of the metallization is necessary during the attack of the outer surface of the component, several
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opérations sont économisées, comparativement à l'opération antérieure de chamfreinage utilisant un acide et un operations are saved, compared to the previous operation of chamfering using an acid and a
contact d'aluminium plaqué de nickel. nickel-plated aluminum contact.
Le procédé permet de fabriquer des composants semi-conducteurs à grande puissance qui peuvent être par exemple des redresseurs commandés au silicium ayant des tensions inverses allant jusqu'à 5000 Volts et des courants directs supérieurs à 50 Ampères environ Mais l'invention peut aussi s'appliquer à tout composant à grande puissance comprenant un contact de plaques de dilatation et/ou une The method makes it possible to manufacture high-power semiconductor components which may be, for example, silicon-controlled rectifiers having inverse voltages of up to 5000 volts and direct currents of greater than about 50 amps. However, the invention may also be used. apply to any high-power component including expansion plate contact and / or
surface extérieure conique.conical outer surface.
Egalement selon l'invention, lorsque du silicium poli doit recevoir un contact, l'opération d'attaque est utilisée pour éliminer de 1 à 3 gm de la surface de silicium avant l'application d'un premier revêtement de nickel Si l'attaque est inférieure à 1 gm, un Also according to the invention, when polished silicon must receive a contact, the etching operation is used to remove from 1 to 3 gm of the silicon surface before the application of a first coating of nickel If the attack is less than 1 gm, a
décollement-des couches de nickel argent est observé. peeling-layers of silver nickel is observed.
Au-dessus de 3 Am, les caractéristiques de tension et Above 3 Am, the voltage characteristics and
de courant de grille d'un redresseur commandé sont per- gate current of a controlled rectifier are
turbées Une manière de traiter la surface du silicium consiste à utiliser un produit d'attaque comprenant deux parties d'acide fluorhydrique, neuf parties d'acide nitrique et quatre parties d'acide acétique La solution d'attaque est appliquée sur la surface de silicium pendant environ 15 secondes Cela élimine environ 2 Nom d'une A method of treating the surface of silicon is to use an etching product comprising two parts of hydrofluoric acid, nine parts of nitric acid and four parts of acetic acid. The etching solution is applied to the silicon surface. for about 15 seconds that removes about 2 name from a
surface de silicium poli.polished silicon surface.
Immédiatement après l'opération d'attaquen Immediately after the attack operation
une couche de nickel est évaporée sur la surface de sili- a layer of nickel is evaporated on the silicon surface
cium traitée jusqu'à une épaisseur de 125 à 1000 Angstroms. treated to a thickness of 125 to 1000 Angstroms.
La couche de nickel forme un siliciure dans la chambre sous vide si le substrat est modérément chauffé ('O Oo C est plus que suffisant) et s'il existe une surface de silicium très propre Pendant l'évaporation de la couche de nickel, la chaleur rayonnée par la surface du nickel bouillant délivre une énergie considérable vers les surfaces de la plaquette De même, l'évaporation des atomes de nickel eux-mêmes produit des impacts avec une énergie cinétique considérable Des résultats excellents The nickel layer forms a silicide in the vacuum chamber if the substrate is moderately heated (more than enough) and if there is a very clean silicon surface. During the evaporation of the nickel layer, the radiated heat from the surface of the boiling nickel delivers considerable energy to the wafer surfaces Similarly, the evaporation of the nickel atoms themselves produces impacts with considerable kinetic energy. Excellent results.
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ont été obtenus à une température d'évaporation aussi basse que 60 c A 1200 C, la métallisation à quatre couches adhère fortement sur l'oxyde sous-jacent et il commence à devenir difficile de la séparer de l'oxyde L'épaisseur de nickel est critique -Si elle est trop grande, au-dessus d'environ 300 Angstroms, un décollement se produit Si elle est trop faible, au-dessous d'environ 100 Angstroms, were obtained at an evaporation temperature as low as 60 c A 1200 C, the four-layer metallization strongly adhered to the underlying oxide and it began to become difficult to separate from the oxide The thickness of nickel is critical -If it is too big, above about 300 Angstroms, a detachment occurs If it is too weak, below about 100 Angstroms,
la métallisation ne se détache pas de l'oxyde. the metallization does not come off the oxide.
Il s'est avéré que si les couches de métal- It turned out that if the layers of metal-
lisation recouvrent une couche d'oxyde au-dessus de la they cover an oxide layer above the
surface de silicium, la métallisation se décolle facile- silicon surface, the metallization comes off easily-
ment de la couche d'oxyde mais adhère très bien à la of the oxide layer but adheres very well to the
surface de silicium mise à nue et traitée. silicon surface exposed and treated.
En plus d'adhérer fortement au silicium sous-jacent, mais non au silicium oxydé, la métallisation In addition to strongly adhering to underlying silicon, but not to oxidized silicon, metallization
ci-dessus présente également les caractéristiques sui- above also has the following characteristics:
vanteslowing
( 1) La métallisation résiste aux tempéra- (1) Metallization is temperature resistant
tures d'alliage au cours des opérations suivantes de fabrication d'un composant semi-conducteur, comme des températures de 6500 C qui se rencontrent dans une opération alloys during the following operations of manufacturing a semiconductor component, such as temperatures of 6500 C which are encountered in one operation.
d'alliage sous vide.of vacuum alloy.
< 2) La métallisation établit un bon contact ohmique avec le silicium, aussi bien de type P que de <2) The metallization establishes a good ohmic contact with the silicon, of type P as well as of
type N et de diverses résistivités. N type and various resistivities.
( 3) Là nouvelle métallisation a une faible (3) The new metallization has a weak
impédance latérale.lateral impedance.
( 4) La métallisation est couverte par une couche d'argent et résiste donc aux produits chimiques utilisés dans de nombreuses opérations suivantes de (4) The metallization is covered by a layer of silver and is therefore resistant to the chemicals used in many of the following operations.
traitement de fabrication d'un composant semi-conducteur. manufacturing process of a semiconductor component.
( 5) La métallisation résiste à la fatigue thermique qui peut apparaître pendant le fonctionnement (5) Metallization withstands thermal fatigue that may occur during operation
du composant semi-conducteur auquel elle est associée. of the semiconductor component with which it is associated.
( 6) La métallisation est soudable et ne nécessite l'utilisation d'aucun revêtement de soudage pour (6) The metallization is weldable and does not require the use of any welding coating for
connecter des fils sur la métallisation. connect wires to the metallization.
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D'autres-caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention apparaîtront au cours de la description qui the invention will become apparent during the description which
va suivre.go follow.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La figure 1 est une vue en plan d'une plaquette semiconductrice qui contient un grand nombre de composants individuels qui sont simultanément traités dans une installation de fabrication de plaquettes, La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2 -2 de la figure 1, La figure 3 représente l'un des éléments de plaquette des figures 1 et 2 après avoir été séparés par laser de la plaquette dans une opération antérieure, La figure 4 montre l'élément de la figure 3 après avoir été allié avec un contact molybdeme selon une technique antérieure, La figure 5 montre la plaquette de la figure 4 après une opération de masquage et d'attaque d'oxyde, en préparation à la formation d'un contact de type antérieur, La figure 6 montre la plaquette de la figure après l'évaporation d'un contact d'aluminium sur la In the accompanying drawings, given by way of non-limiting examples only: FIG. 1 is a plan view of a semiconductor wafer which contains a large number of individual components which are simultaneously processed in a wafer manufacturing facility, FIG. Fig. 3 shows one of the wafer elements of Figs. 1 and 2 after being laser separated from the wafer in a prior operation. Fig. 4 shows FIG. 5 shows the wafer of FIG. 4 after a masking and oxide etching operation, in preparation for the formation of a contact. of the prior type, Figure 6 shows the plate of the figure after the evaporation of an aluminum contact on the
surface supérieure du composant, selon un procédé anté- upper surface of the component, according to an earlier method
rieur, La figure 7 montre la plaquette de lafigure 6 après que le contact d'aluminium a été plaqué de nickel plaqué d'or et décollé de l'oxyde, avec les bords du dispositif meulé et de la cire pulvérisée sur la surface supérieure, La figure 8 montre le dispositif de la figure 7 après les opérations antérieures de chamfreinage, de gravures, d'enlèvement de cire et d'application d'un vernis sur la surface extérieure, La figure 9 montre la plaquette de la figure 2 après une opération de masquage photographique et de gravures d'oxydation de la plaquette non séparée, et après la nouvelle opération de gravure de silicium pour préparer la surface de métallisation, La figure 10 est une figure à très grande échelle d'une partie de la plaquette de la figure 9 après la métallisation avec quatre couches métalliques successives qui adhèrent fortement sur la surface de silicium traitée, La figure 11 montre la structure de la figure 10 après une opération de frittage et décollement dans laquelle la métallisation est séparée du revêtement d'oxyde sur la plaquette de silicium, La figure 12 représente un élément séparé Figure 7 shows the wafer of Figure 6 after the aluminum contact has been plated with gold plated nickel and peeled off oxide, with the edges of the ground device and the sprayed wax on the upper surface, FIG. 8 shows the device of FIG. 7 after previous operations of chamfering, etching, wax removal and application of a varnish on the outer surface. FIG. 9 shows the plate of FIG. photographic masking operation and oxidation etchings of the non-separated wafer, and after the new silicon etching operation to prepare the metallization surface, FIG. 10 is a large-scale figure of a portion of the wafer. FIG. 9 after metallization with four successive metal layers which strongly adhere to the treated silicon surface. FIG. 11 shows the structure of FIG. 10 after a sintering operation and delamination wherein the metallization is separated from the oxide coating on the silicon wafer, Figure 12 shows a separate element
de la plaquette de la figure 2, 9, 10 et 11 par une opé- of the plate of Figure 2, 9, 10 and 11 by an ope-
ration de séparation par laser et montre un contact molybdème qui est ensuite allié à l'élément et La figure 13 représente Le dispositif de la figure 12 après le chamfreinage et le traitement avec un produitd'attaque caustique chaud et l'application d'un revêtement de passivation sur la surface extérieure du composant. Tout d'abord, les figures 1 et 2 représentent une plaquette 20 de silicium de type courant qui peut avoir toute configuration voulue et dont l'épaisseur est considérablement exagérée pour clarifier En général, la laser separation and shows a molybdenum contact which is then alloyed with the element and FIG. 13 shows the device of FIG. 12 after chamfering and treatment with a hot caustic product and the application of a coating passivation on the outer surface of the component. First, FIGS. 1 and 2 show a current-type silicon wafer 20 which may have any desired configuration and whose thickness is considerably exaggerated to clarify.
plaquette 20 peut avoir un diamètre de 100-mmn et une épais- plate 20 may have a diameter of 100 mm and a thickness of
seur de 0,25 à 1 mm, généralement 0,375 mm -La plaquette est traitée dans une installation appropriée de fabrication de plaquette qui assure des conditions de propreté extrême 0.25 to 1 mm, typically 0.375 mm -The wafer is processed in a suitable wafer manufacturing facility that ensures extreme cleanliness
pour le traitement d'une plaquette de la manière voulue. for the treatment of a wafer in the desired manner.
A titre d'exeraple; la plaquette des figures 1 et 2 a été As an exeraple; the plate of figures 1 and 2 has been
traitée pour former des jonctions pour plusieurs redres- treated to form junctions for several
seurs commandés ou thyristors Ainsi, l'ensemble de la plaquette 20 reçoit une couche 21 de type B suivie par une couche 22 de type N, suivie à son tour par une couche 23 de type P Les redresseurs commandés qui doivent être formés comportent une configuration de grille centrale et comprennent tous une région de cathode annulaire 24 de type N La couche sous-jacente 23 de type P, qui est la région de grille de chaque composant est exposée au centre Thus, the entire wafer 20 receives a layer 21 of type B followed by a layer 22 of type N, followed in turn by a layer 23 of type P Controlled rectifiers to be formed comprise a configuration central grid and all include an N-type annular cathode region 24 The underlying P-type layer 23, which is the gate region of each component is exposed in the center
de chaque région annulaire 24.of each annular region 24.
La phase finale de la fabrication de la plaquette dans la technique antérieure pour la plaquette The final phase of the manufacture of the wafer in the prior art for the wafer
d'ensemble 20 est la formation des régions de cathode 24. set 20 is the formation of the cathode regions 24.
Pendant cette opération, qui est généralement une opération de diffusion, une couche d'oxyde 26 est produite par croissance sur la surface de la plaquette 20 Cette couche d'oxyde 26 peut avoir par exemple une épaisseur de 1,25 gm et elle est utilisée au cours du traitement suivant du composant. Il peut être souhaitable de continuer avec les phases de traitement pour terminer les composants During this operation, which is generally a diffusion operation, an oxide layer 26 is produced by growth on the surface of the wafer 20. This oxide layer 26 may have, for example, a thickness of 1.25 gm and is used during the next processing of the component. It may be desirable to continue with the processing phases to complete the components
formés dans la plaquette des figures 1 et 2 dans l'ins- formed in the plate of Figures 1 and 2 in the
tallation de fabrication des plaquettes qui est mieux adaptée pour exécuter des opérations telles que masquage, attaque d'oxyde et autres En outre, il pourrait être souhaitable de métalliser les diverses régions P et N W la surface de la plaquette de la figure 2, qui doivent recevoir des contacts ou des électrodes pendant que la plaquette se trouve dans l'installation de fabrication des plaquettes Mais cela ne peut se faire avec les systèmes de contacts existents, comme d'aluminium, risquant-de diffuser dans le silicium pendant les phases d'alliage suivantes qui sont nécessaires pour fixer des contacts de type de plaques de dilatation sur la surface inférieure des éléments de plaquette Par conséquent, dans les opérations antérieures, les plaquettes 20 à la phase de The platelet fabrication plant is better suited to perform operations such as masking, oxide etching and the like. In addition, it may be desirable to metallize the various P and NW regions of the wafer surface of FIG. receive contacts or electrodes while the wafer is in the wafer manufacturing facility But this can not be done with the existing contact systems, such as aluminum, risk-diffusing in the silicon during the phases of The following alloys are required for attaching expansion plate type contacts to the bottom surface of the wafer elements.
fabrication des figures 1 et 2 étaient sorties de l'ins- manufacture of Figures 1 and 2 were taken out of
tallation de fabrication des plaquettes. manufacture of wafers.
Les éléments de plaquette, comme les éléments 25 de la figure 3, étaient ensuite séparés de la plaquette , par exemple par laser Dans l'exemple des figuires 1, The wafer elements, like the elements 25 of FIG. 3, were then separated from the wafer, for example by laser. In the example of FIGS.
2 et 3, sept éléments de plaquettes circulaires indivi- 2 and 3, seven elements of individual circular inserts
duels 25, ayant chacun un diamètre par exemple de 18 mm sont séparés de la plaquette 20 Quand leur traitement est terminé,-les éléments 25 doivent être utilisés dans des redresseur commandés qui peuvent avoir des tensions inverses nominales allant jusqu'à 5000 Volts et-des courants directs nominaux supérieurs à 50 Ampères Des nombres différents d'éléments peuvent être découpés dans la 25, each having a diameter, for example 18 mm, are separated from the wafer. When their treatment is completed, the elements 25 must be used in controlled rectifiers which may have nominal reverse voltages of up to 5000 volts and nominal direct currents greater than 50 Amperes Different numbers of elements may be cut out in the
plaquette 20, en-fonction de la valeur nominale des com- plate 20, in function of the nominal value of the com-
posants formés Il faut également noter que la descrip- It should also be noted that the descrip-
tion de l'invention qui va suivre est orientée sur l'exemple d'un redresseur commandé Cependant, l'inven- tion peut d'appliquer à tout composant formé dans une plaquette de silicium indépendamment du nombre des jonctions ou de leur configuration, et pourrait également s'appliquer à la fabrication d'un composant unique dans une seule The invention of the invention will be directed to the example of a controlled rectifier. However, the invention may apply to any component formed in a silicon wafer regardless of the number of junctions or their configuration, and could also apply to the manufacture of a single component in a single
plaquette.wafer.
Toutes les phases qui suivent les opérations de découpage au laser de la figure 3 sont généralement exécutées dans une installation d'assemblage qui n'est pas aussi propre ou aussi bien contrôlée que l'installation de fabrication des plaquettes Mais les-conditions dans l'installation d'assemblage sont d'une qualité normalement All phases that follow the laser cutting operations of Figure 3 are generally performed in an assembly facility that is not as clean or as well controlled as the platelet manufacturing facility but the conditions in the assembly facility are of normally quality
suffisante pour permettre d'exécuter les opérations sui- sufficient to allow the following operations to be carried out
vantes qui sont décrites en regard des figures 4 à 8 se which are described with reference to Figures 4 to 8
rapportant à la technique antérieure. relating to the prior art.
Dans la première opération exécutée, et comme le montre la figure 4 pour l'élément individuel 25, plusieurs éléments individuels 25 sont alliés avec des contacts de plaques de dilatation comme le contact 30, In the first operation performed, and as shown in FIG. 4 for the individual element 25, a plurality of individual elements 25 are allied with expansion plate contacts such as the contact 30,
qui peuvent être en molybdème ou en tungstène ou similaire. which may be molybdenum or tungsten or the like.
En général, le contact 30 est un contact de molybdème avec le même diamètre que la plaquette 25 et une épaisseur de 0,75 à 3 mm, généralement 1,5 mm Il faut noter que les dimensions relatives de la plaquette et des contacts sont In general, the contact 30 is a molybdenum contact with the same diameter as the wafer 25 and a thickness of 0.75 to 3 mm, generally 1.5 mm It should be noted that the relative dimensions of the wafer and contacts are
changées sur les figures 4 à 8 pour plus de clarté L'al- in Figures 4 to 8 for clarity.
liage du contact 30 avec la plaquette 25 se fait à une binding of the contact 30 with the wafer 25 is at a
température relativement élevée O Par conséquent, l'opé- relatively high temperature O Therefore, the operation
ration d'alliage antérieure était effectuée avant l'appli- prior alloy ration was performed prior to application
cation des contacts d'aluminium aux régions 23 et 24 de la plaquette 25 car un contact d'aluminium peut diffuser dans ces régions aux températures d'alliage et former cation of the aluminum contacts to the regions 23 and 24 of the wafer 25 because an aluminum contact can diffuse in these regions at the alloy temperatures and form
une région de type P dans la région de type N 24. a P-type region in the N-type region 24.
Ensuite, et comme le montre la figure 5, la surface supérieure des éléments individuels 25 est Then, and as shown in FIG. 5, the upper surface of the individual elements 25 is
2537778 'T2537778 'T
masquée photographiquement et la couche d'oxyde 26 est attaquée pour couvrir une fenêtre annulaire 31 sur la région annulaire 24 de type N et pour ouvrir une fenêtre photographically masked and the oxide layer 26 is etched to cover an annular window 31 on the annular region 24 of type N and to open a window
centrale 32 au centre de chaque élément de pastille 25. central 32 in the center of each pellet element 25.
La fenêtre 31 peut ensuite recevoir un contact de cathode pour le redresseur commandé tandis que la fenêtre centrale The window 31 can then receive a cathode contact for the controlled rectifier while the central window
32 peut recevoir un contact de grille. 32 can receive a gate contact.
Comme le montre la figure 6, une couche de contact d'aluminium 33 est ensuite évaporée ou appliquée As shown in FIG. 6, an aluminum contact layer 33 is then evaporated or applied
par tout autre moyen sur la surface supérieure de l'élé- by any other means on the upper surface of the
ment de plaquette 25,-avec la substance photosensible restant en place sur l'oxyde La couche 33 pénètre dans les fenêtres 31 et 32 pour faire contact avec les régions de cathode et de grille des éléments de pastille 25 La The layer 33 penetrates into the windows 31 and 32 to make contact with the cathode and gate regions of the pellet elements 25.
couche d'aluminium 33 peut avoir une épaisseur de 0,125 mnm. aluminum layer 33 may have a thickness of 0.125 nm.
L'élément de plaquette 25 de la figure-6 est ensuite placé dans un four et exposé à une température élevée dans une atmosphère neutre ou réductrice afin de fritter la couche d'aluminium dans la surface de silicium et de décomposer la couche photosensible L'aluminium n'adhère pas à la couche d'oxyde 33 sous-jacente mais adhère à la couche photosensible décomposée Ensuite, après l'opération de frittage, l'aluminium qui recouvre l'oxyde 33 est facilement décollé et l'aluminium ne reste que dans les fenêtres 31 et 32, adhérant sur la surface The wafer member 25 of Figure-6 is then placed in an oven and exposed to elevated temperature in a neutral or reducing atmosphere to sinter the aluminum layer in the silicon surface and decompose the photosensitive layer L '. aluminum does not adhere to the underlying oxide layer 33 but adheres to the decomposed photosensitive layer. Next, after the sintering operation, the aluminum which covers the oxide 33 is easily peeled off and the aluminum remains only in windows 31 and 32, adhering on the surface
de silicium de l'élément de plaquette 25. silicon of the wafer element 25.
Ensuite, et comme le montre la figure 7, la surface supérieure de la plaquette est plaquée de nickel, le placage de nickel adhérant sur la surface supérieure du contact d'aluminium 33 Le placage de nickel a une épaisseur d'environ 0,75 um et il est soudable pour des conducteurs qui sont ensuite appliqués Après l'opération de placage de nickel de la figure 7, de l'or est plaqué sur le nickel jusqu'à une épaisseur de 3000 Angstroms Les couches de nickel et d'or sont représentées collectivement par la référence 35 Le placage d'or est utilisé pour protéger le nickel et l'aluminium sous-jacents contre l'attaque acide-qui va suivre La surface supérieure de l'élément de plaquette 25 est ensuite recouvert d'un revêtement de cire 36 qui protège les surfaces revêtues Then, and as shown in FIG. 7, the upper surface of the wafer is plated with nickel, the nickel plating adhering to the upper surface of the aluminum contact 33 The nickel plating has a thickness of about 0.75 μm and is weldable for conductors that are subsequently applied. After the nickel plating operation of FIG. 7, gold is plated on the nickel to a thickness of 3000 Angstroms. The nickel and gold layers are The gold plating is used to protect the underlying nickel and aluminum from the acid-etching attack which will follow. The upper surface of the wafer member 25 is then covered with a coating. of wax 36 which protects the coated surfaces
contre l'attaque par un acide utilisé ensuite. against attack by an acid used next.
Ensuite, et comme le montre la figure 8, la surface extérieure de la plaque de 25 est chamfreinée, par exemple par meulage Le chamfrein représenté sur la figure 8 comporte une première surface conique 40 qui fait un premier angle d'interception de la limite de la plaquette d'environ 35 à la jonction inverse entre les régions 21 et 22 Une seconde surface conique 41 est également meulée, faisant un second angle d'interception entre la surface extérieure de l'élément de plaquette et la jonction directe entre les régions 22 et 23, de 20 à 100, par exemple de 4 Il faut noter que ces angles ne sont pas représentés à l'échelle, car les dimensions du composant ont été considérablement exagérées pour des raisons de clarté. Le composant est ensuite soumisà une attaque acide sur la surface extérieure Cette attaque acide ne peut attaquer ce qui reste du contact d'aluminium plaqué de nickel car il est protégé par la couche d'or et la couche de cire qui la recouvre Comme le montre la figure 8, la couche de cire 36 est ensuite décollée et Then, and as shown in FIG. 8, the outer surface of the plate 25 is chamfered, for example by grinding. The chamferin shown in FIG. 8 has a first conical surface 40 which makes a first angle of intercept of the the wafer of about 35 at the reverse junction between the regions 21 and 22 A second conical surface 41 is also ground, making a second intercept angle between the outer surface of the wafer element and the direct junction between the regions 22 and 23, from 20 to 100, for example 4 It should be noted that these angles are not shown in scale because the dimensions of the component have been greatly exaggerated for the sake of clarity. The component is then subjected to an acid attack on the outer surface. This acid attack can not attack what remains of the nickel-plated aluminum contact because it is protected by the gold layer and the layer of wax that covers it. FIG. 8, the wax layer 36 is then peeled off and
le composant est soumis à une légère attaque de polis- the component is subjected to a slight polishing attack
sage Une couche de vernis 50-est ensuite appliquée sur la surface extérieure de l'élément 25 pour passiver les bords de la jonction attaquée Un produit approprié à base de silice peut aussi être appliqué à l'élément de plaquette. L'ensemble du composant de la figure 8 peut A varnish layer 50 is then applied to the outer surface of the member 25 to pass the edges of the etched junction. A suitable silica product may also be applied to the wafer member. The entire component of Figure 8 can
ensuite-être monté dans un boitier Des contacts élec- then be mounted in a box Electrical contacts
triques peuvent, être établis avec les couches de contact de cathode et de grille qui sont exposées par les fenêtres can be established with the cathode and grid contact layers that are exposed through the windows
31 et 32 -: -31 and 32 -: -
Le nouveau procédé selon l'invention, qui remplace le procédé décrit en regard des figures 3 à 8 The novel process according to the invention, which replaces the process described with reference to FIGS.
sera maintenant décrit en regard des figures 9 à 13. will now be described with reference to Figures 9 to 13.
Comme le montre la figure 9, il se trouve sur la même page que les figures 1 et 2, la plaquette de la figure 2 est soumise avant l'opération de découpage au laser, à un simple masquage photographique et à une attaque qui ouvre des fenêtres dans la couche d'oxyde 26 pour exposer les régions de cathode et de grille de chacun des éléments individuels 5 avant qu'ils soient séparés de la plaquette 20 Ainsi, comme le montre la figure 9, des fenêtres 60 et 61 qui sont respectivement une fenêtre annulaire et une fenêtre centrale sont situées sur les régions respectives de cathode annulaire 24 et de grille As shown in FIG. 9, it is on the same page as FIGS. 1 and 2, the plate of FIG. 2 is subjected before the laser cutting operation, to a simple photographic masking and to an attack which opens windows in the oxide layer 26 to expose the cathode and gate regions of each of the individual elements 5 before they are separated from the wafer 20 Thus, as shown in FIG. 9, windows 60 and 61 which are respectively an annular window and a central window are located on the respective regions of annular cathode 24 and gate
centrale de chacun des éléments 23 définis dans la pla- of each of the elements 23 defined in the
quette 20 A titre d'exemple, le procédé d'attaque d'oxyde pour ouvrir les fenêtres 60 et 61 peut utiliser une attaque courante d'oxyde à tampons Ces opérations sont exécutées dans l'installation de fabrication des plaquettes qui est conçué à cet effet Il faut noter que le processus équivalent de masquage et de gravure a été effectué dans la technique antérieure au cours de la phase de la figure 5 pour chacun des éléments 25 séparés By way of example, the oxide etching process for opening the windows 60 and 61 can utilize a common buff oxide attack. These operations are performed in the platelet fabrication facility which is designed for this purpose. It should be noted that the equivalent masking and etching process has been performed in the prior art during the phase of FIG. 5 for each of the separate elements.
dans une installation d'assemblage de plaquettes - in a platelet assembly plant -
Après l'ouverture des fenêtres 60 et 61, la surface exposée de la plaquette de siliciym 20 est traitée d'une nouvelle manière qui permet que les métaux de contact voulus adhèrent fortement sur le silicium traité mais non sur l'oxyde environnant Il est donc souhaitable d'utiliser une métallisation de contact de After opening the windows 60 and 61, the exposed surface of the silicon wafer 20 is treated in a new way that allows the desired contact metals to adhere strongly to the treated silicon but not to the surrounding oxide. desirable to use a contact metallization of
nickel, de chrome, de nickel et d'argent pour des compo- nickel, chromium, nickel and silver for
sants au silicium à grande puissance (ceux ayant un courant direct nominal supérieur à environ 50 ampères) si les métaux de contact adhèrent de façon sûre sur la surface de silicium sous-jacente après les opérations de traitement à haute température telles que celles utilisées pour allier des plaques de dilatation aux composants individuels Mais jusqu'ici, l'adhérence des métaux dans cette disposition n'était pas sûre car la couche d'argent high power silicon (those having a nominal direct current greater than about 50 amperes) if the contact metals adhere securely to the underlying silicon surface after high temperature processing operations such as those used to combine Expansion plates with individual components But so far, the adhesion of metals in this arrangement was not safe because the silver layer
supérieure se détachait fréquemment du nickel sous- superior was frequently detached from
jacent de façon non-contr 8 lée et apparamment arbitraire. are non-controlled and apparently arbitrary.
En plus, la couche de nickel inférieure formait quelquefois In addition, the lower nickel layer sometimes formed
des bulles à partir de la surface de silicium sous- bubbles from the underlying silicon surface
jacente. Selon l'invention, et pour assurer que la core. According to the invention, and to ensure that the
métallisation adhère de façon sûre au silicium sous- metallization adheres securely to the sub-silicon
jacent, le traitement préalable suivant de la surface de the following prior treatment of the surface of
silicium exposée par les fenêtres 60 et 61 est utilisé. silicon exposed by the windows 60 and 61 is used.
Après que les fenêtres 60 et 61 ont été ouvertes par l'é- After the windows 60 and 61 have been opened by the
limination de l'oxyde selon la figure 9, il est supposé elimination of the oxide according to FIG. 9, it is assumed
que la surface mise à nu du silicium est exempte d'oxyde. that the exposed surface of the silicon is oxide free.
En fait, il existe une couche de silicium saturée d'oxygène au-dessous de la surface de contact entre le silicium et le bioxyde de silicium Ainsi, une-quantité suffisante d'oxygène est libérée par les couches de surface supérieures du substrat de silicium pour entraîner un manque d'adhérence et un décollement des couches In fact, there is a saturated silicon layer of oxygen below the contact surface between the silicon and the silicon dioxide. Thus, a sufficient amount of oxygen is released by the upper surface layers of the silicon substrate. to cause a lack of adhesion and delamination of the layers
métallisées pendant une opération suivante de frittage. metallized during a subsequent sintering operation.
Selon l'invention, un nouveau produit d'attaque est utilisé pour éliminer une épaisseur suffisante de la According to the invention, a new etching product is used to eliminate a sufficient thickness of the
surface de silicium mise à nu pour assurer que la surface. silicon surface exposed to ensure that the surface.
exposée soit complètement exempted'oxygène Il s'est avééré suffisant d'éliminer environ 1 à 3 gm de la surface polie exposée par les fenêtres 60 et 61 De exposed to be completely free of oxygen It has been found sufficient to remove about 1 to 3 gm of the polished surface exposed by the windows 60 and 61.
préférence, deux microns doivent,;'être éliminés. Preferably, two microns should be removed.
Il s'est avéré que les problèmes de décolle- It turned out that the problems of taking off
-25 ment sont présents si un micron ou moins est éliminé de -25 ment are present if one micron or less is removed from
la surface Si plus de trois microns environ sont éli- If more than three microns are
minés, les caractéristiques de tension et de courant de the voltage and current characteristics of
grille sont modifiées de façon inacceptable. grid are unacceptably modified.
L'attaque du silicium se fait de préférence en utilisant une solution d'attaque consistant en 2 parties d'acide fluorhydrique, 9 parties d'acide nitrique et 4 parties d'acide acétique, cette solution étant appliquée par les fenêtres 60 et 61 sur la surface de silicium The etching of the silicon is preferably carried out using an etching solution consisting of 2 parts of hydrofluoric acid, 9 parts of nitric acid and 4 parts of acetic acid, this solution being applied by windows 60 and 61 on the silicon surface
exposée de la plaquette 20 pendant environ 15 secondes. exposed wafer 20 for about 15 seconds.
Ensuite, la plaquette 20 est placée dans une cuvette de rinçage pendant environ 5 minutes pour éliminer l'acide. Then, the wafer 20 is placed in a rinsing bowl for about 5 minutes to remove the acid.
2537778;2537778;
Après le rinçage, la plaquette 20 est After rinsing, wafer 20 is
exposée à une légère attaque par 50 parties d'eau démi- exposed to a slight attack by 50 parts of
néralisée et une partie d'acide fluorhydrique pendant environ 30 secondes Cette opération élimine 'oxyde chimique qui subsiste après l'attaque initiale utilisant l'acide nitrique comme un constituant La plaquette 20 est ensuite rincée dans une cuvette pendant environ 5 minutes et elle est séchée à la tournette de la manière habituelle. Les couches métalliques 70 à 73 de la figure 10 sont ensuite appliquées sur la surface traitée par des techniques d'évaporation sous vide Par exemple, après pompage d'un vide pendant 15 minutes envi-on, le substrat est chauffé à environ 1250 C Quand la pression a diminué jusqu'à environ 5 x 10 6 torr, une première couche de nickel 70 est évaporée sur la surface jusqu'à une épaisseur de 125 à 1000 Angstroms, de préférence 200 Angstroms La couche de nickel 70 doit avoir une épaisseur suffisante pour permettre sa conversion en siliciure de nickel pendant l'opération de dépôt Le substrat doit être à une température de 100 'C ou supérieure, pendant le This operation removes the chemical oxide that remains after the initial attack using nitric acid as a constituent. The wafer 20 is then rinsed in a bowl for about 5 minutes and is dried. spinning in the usual way. The metal layers 70 to 73 of Fig. 10 are then applied to the treated surface by vacuum evaporation techniques. For example, after pumping a vacuum for about 15 minutes, the substrate is heated to about 1250 ° C. the pressure has decreased to about 5 x 10 6 torr, a first layer of nickel 70 is evaporated on the surface to a thickness of 125 to 1000 Angstroms, preferably 200 Angstroms The nickel layer 70 must have a sufficient thickness to allow its conversion to nickel silicide during the deposition operation The substrate must be at a temperature of 100 ° C or higher, during the
dépôt du nickel pour faciliter sa conversion en siliciure. deposition of nickel to facilitate its conversion to silicide.
Le but de l'opération d'attaque du silicium The purpose of the silicon attack operation
est d'éliminer toute source d'oxygène de la surface traitée. is to eliminate any source of oxygen from the treated surface.
Il semble qu'il existe normalement une couche de silicium saturée d'oxygène immédiatement au-dessous de la surface Si O 2/Si Si-cette couche est laissée non perturbée pendant la formation de siliciure, il semble que des atomes d'oxygène de la région considérée deviennent extrêmement mobiles et diffusent vers le haut pour être piégés à la surface de contact entre le nickel et l'argent Le résultat final est une pellicule oxydée qui détruit la surface de contact entre le nickel et l'argent, ce dont It appears that there is normally an oxygen-saturated silicon layer immediately below the surface Si O 2 / Si Si - this layer is left undisturbed during silicide formation, it appears that oxygen atoms of the region considered become extremely mobile and diffuse upward to be trapped on the contact surface between nickel and silver The end result is an oxidized film that destroys the contact surface between nickel and silver, which
il résulte des décollements -it results from the detachments -
De plus, la couche de nickel 60 produit des bulles à partir du substrat si de l'oxygène est présent dans ce dernier au-dessous du nickel après la fin de la métallisation Cependant, l'attaque du silicium élimine toute trace d'oxygène de la surface exposée de la plaquette desilicium monocristallin et résoud le problème de décollement à la surface de contact entre le nickel et L'argent ainsi que le problème de séparation entre le In addition, the nickel layer 60 produces bubbles from the substrate if oxygen is present in the latter below the nickel after the end of the metallization. However, the etching of the silicon eliminates any trace of oxygen from the substrate. the exposed surface of the monocrystalline silicon wafer and solves the problem of delamination at the contact surface between nickel and silver as well as the problem of separation between the
nickel et le silicium.nickel and silicon.
Les couches 71, 72 et-73 respectivement de chrome, de-nickel et d'argent sont ensuite évaporées séparément sur la couche 70 comme le montre la figure La plaquette est ensuite laissée à refroidir jusqu'à The layers 71, 72 and 73 respectively of chromium, nickel and silver are then evaporated separately on the layer 70 as shown in the figure. The wafer is then allowed to cool to
la température ambiante.Room temperature.
La couche de chrome 71 a une épaisseur suffisante pour agir comme barrière de diffusion et elle peut avoir par exemple une épaisseur de 500 à 3000 Angstroms, de préférence 1500 Angstroms La couche de nickel 72 a une épaisseur suffisante pour éviter l'érlission d'argent de la couche 73 vers la couche 71 et peut avoir par exemple une épaisseur de 1000 à 6000 Angstroms, de préférence 4000 Angstroms La couche d'argent 73 est suffisamment épaisse pour recevoir des connexions soudées et elle doit être supérieure à 1 Nom environ, The chromium layer 71 has a thickness sufficient to act as a diffusion barrier and may have, for example, a thickness of 500 to 3000 Angstroms, preferably 1500 Angstroms. The nickel layer 72 has a thickness sufficient to prevent the erlission of silver. from the layer 73 to the layer 71 and may have for example a thickness of 1000 to 6000 Angstroms, preferably 4000 Angstroms. The silver layer 73 is thick enough to receive welded connections and must be greater than about 1 Nom,
par exemple 6 gm.for example 6 gm.
Après l'opération de dépôt de métal, une opération de décollement a lieudans laquelle la couche de nickel et les couches métalliques 71, 72 et 73 se trouvant au-dessus de'la couche d'oxyde sous-jacente 26 sont After the metal deposition operation, a peeling operation takes place in which the nickel layer and the metal layers 71, 72 and 73 lying above the underlying oxide layer 26 are
décollées de l'oxyde comme le montre la figure 11. peeled off the oxide as shown in Figure 11.
Pour effectuer cette opération de décol- To perform this decol-
lement, la plaquette 20 est plongée dans de l'eau démi- the wafer 20 is immersed in demineralized water
néralisée contenant un détergent et elle est exposée à de l'énergie ultrasonore pendant environ 15 minutes pour libérer le métal de la couche isolante 26 Les plaquettes sont alors exposées à un jet d'eau déminéralisée qui élimine tout le métal décollé se trouvant sur la couche 26 de bioxyde de silicium La plaquette est ensuite rincée et séchée sur tournette, puis inspectée à la recherche d'un métal résiduel Un métal résiduel doit être soufflé The platelets are exposed to ultrasonic energy for about 15 minutes to release the metal from the insulating layer. The platelets are then exposed to a demineralized water jet which removes all the peeled metal on the layer. The wafer is then rinsed and spin-dried, and then inspected for residual metal. Residual metal must be blown off.
avec un jet d'azote.with a jet of nitrogen.
La plaquette 20 a maintenant l'apparence générale de la figure 11, selon laquelle les couches 70, 71, 72 et 73 adhèrent fermement sur les régions exposées dans les fenêtres 60 et 61 La métallisation résiste à des températures qui sont ensuite appliquées aux com- The wafer 20 now has the general appearance of FIG. 11, wherein the layers 70, 71, 72 and 73 firmly adhere to the exposed regions in the windows 60 and 61. The metallization is resistant to temperatures which are then applied to the
posants pendant l'alliage ou d'autres opérations de traitement. poses during alloying or other processing operations.
En outre, la métallisation résiste à certains produits d'attaque chimique qui sont ensuite appliqués sur les éléments de plaquette 25 En outre, la métallisation réduit la résistance des connexions du silicium de type P ou de type N et les contacts sont soudables, ayant une faible impédance latérale et résistance à la fatigue thermique. La métallisation permet également d'appliquer un nouveau procédé pour compléter la structure de la plaque 25 comme le montrent les figures 12 et 13 Plus particulièrement, cette nouvelle métallisation permet un alliage sous vide des éléments individuels de plaquettes sur des plaques de dilatation après-la métallisation Il en est ainsi car il n'y a aucune diffusion de métal de contact ou aucun dommage pendant l'alliage et grâce au fait que le bord de la jonction peut être attaqué par un produit d'attaque caustique qui n'attaque pas l'argent In addition, the metallization resists certain etching products which are then applied to the wafer elements. Further, the metallization reduces the resistance of the P-type or N-type silicon connections and the contacts are weldable, having low lateral impedance and resistance to thermal fatigue. The metallization also makes it possible to apply a new method to complete the structure of the plate 25 as shown in FIGS. 12 and 13. More particularly, this new metallization allows a vacuum alloying of the individual elements of platelets on expansion plates after the metallization This is because there is no diffusion of contact metal or any damage during the alloy and thanks to the fact that the edge of the junction can be attacked by a caustic attack product which does not attack the metal. 'money
sous-jacent de la métallisation.underlying metallization.
Ainsi, pendant la phase suivante de l'ensemble du processus, les éléments individuels 25 métallisés de la figure 1 sont coupés par exemple au laser, à partir de la plaquette 20 des figures 9, 10 et 11 Chaque élément Thus, during the next phase of the entire process, the individual metallized elements of FIG. 1 are cut for example by laser, from the plate 20 of FIGS. 9, 10 and 11.
individuel 25 est ensuite lié avec une plaque de dilata- The individual is then bonded with a dilatation plate.
tion comme la plaque 80 représentée sur la figure 12 La plaque de dilatation -80 peut être par exemple un disque de molybdème ayant une épaisseur de 1,5 mm L'opération d'alliage sous vide se fait dans l'azote à une pression d'environ 4 x 10 5 torr à une température d'environ 650 'C, pendant environ 30 minutes Un grand nombre d'éléments 25 sont traités simultanément Etant donné que l'opération d'alliage sous vide de la figure 12 se fait après que Like the plate 80 shown in FIG. 12 The expansion plate -80 may be, for example, a molybdenum disk having a thickness of 1.5 mm. The vacuum alloying operation is carried out in nitrogen at a pressure of approximately 4 x 10 5 torr at a temperature of about 650 ° C, for about 30 minutes A large number of elements are processed simultaneously Since the vacuum alloying operation of Figure 12 is done after
25377781-25377781-
les métaux de contact ont été appliqués, les différentes phases du procédé antérieur des figures 5, 6 et 7, sont éliminées. Après l'opération d'alliage, les surfaces extérieures des éléments individuels 25 sont meulés sur une meule de diamant, par exemple, pour former une première surface conique 90 représentée sur la figure 13 La surface 90 peut former un angle d'environ 35 avec la jonction entre les régions 21 et 22 Ensuite, une seconde surface conique 91 est meulée, faisant un angle d'environ avec la jonction entre les régions 22 et 23 Ces angles ne sont pas représentés à l'échelle sur la figure 13 Les éléments de plaquettes 25 sont ensuite rincés avec de l'ea déminéralisée et sont nettoyés dans un bain the contact metals have been applied, the different phases of the prior process of FIGS. 5, 6 and 7 are eliminated. After the alloying operation, the outer surfaces of the individual members 25 are ground on a diamond wheel, for example, to form a first conical surface 90 shown in FIG. 13. The surface 90 may form an angle of about 35 with the junction between the regions 21 and 22 Then, a second conical surface 91 is ground, making an angle of approximately with the junction between the regions 22 and 23 These angles are not shown in scale in Figure 13 The elements of platelets 25 are then rinsed with demineralized EA and are cleaned in a bath
de nettoyage aux ultrasons.ultrasonic cleaning.
Ensuite, la surface extérieure meulée de la plaquette 25 est soumise à une nouvelle attaque caustique qui élimine les dommages provoqués à la surface extérieure par l'opération de meulage Cette nouvelle opération d'attaque caustique peut être effectuée sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un placage d'or ou une cire de protection, ou autre, sur la couche de métallisation car la couche d'argent 73 résiste à l'attaque caustique Le fluide d'attaque caustique est de préférence de la potasse Then, the ground outer surface of the wafer 25 is subjected to a new caustic attack which eliminates the damage to the outer surface caused by the grinding operation. This new caustic attack operation can be performed without the need for use a gold plating or a protective wax, or other, on the metallization layer because the silver layer 73 resists caustic attack The caustic attack fluid is preferably potash
caustique.caustic.
Plus particulièrement, et selon l'invention, une solution d'environ 80 g de potasse caustique dans environ 1 litre d'eau déminéralisée est chauffée jusqu'à environ 95 à 1000 C Une solution de 80 g d'acide citrique dans environ 1 litre d'eau déminéralisée à la température ambiante est également préparée Les éléments 25 sont d'abord placés dans l'eau déminéralisée coulant à chaud pendant environ 1 minute Ils sont ensuite placés dans la solution de petasse caustique pendant environ 3 minutes, le support qui contient les éléments 25 étant agité More particularly, and according to the invention, a solution of about 80 g of caustic potash in about 1 liter of demineralized water is heated to about 95 to 1000 C A solution of 80 g of citric acid in about 1 liter Deionized water at room temperature is also prepared. The elements are first placed in deionized water running hot for about 1 minute. They are then placed in the caustic solution for about 3 minutes, the support containing the elements 25 being agitated
constamment Les éléments sont ensuite sortis de la solu- The elements are then taken out of the
tion de potasse caustique et placés dans de l'eau chaude caustic potash and placed in hot water
déminéralisée en circulation pendant environ 3 minutes. demineralized in circulation for about 3 minutes.
2537778;2537778;
Ensuite, les éléments sont placés dans la solution d'acide citrique dans environ 30 secondes tout en étant agités constamment Les éléments sont ensuite p Longés dans de l'eau désionisée chaude en circulation pendant environ 2 minutes et sont ensuite séchés, par exemple Subsequently, the elements are placed in the citric acid solution in about 30 seconds while being constantly agitated. The elements are then lined in hot deionized water in circulation for about 2 minutes and then dried, for example
par rayonnement sous une lampe à infrarouge. by radiation under an infrared lamp.
Les éléments de plaquettes 25 sont ensuite chargés dans un plateau de revêtement et leurs surfaces sont revêtues d'un revêtement 100 de passivation comme le montre la figure 13 Le revêtement 100 tru de tout type voulu De préférence, il consiste en une silicone telle que Q 1-4935 fabriquée par Dow Corning Company Après le revêtement avec ce produit, les éléments 25 sont placés dans une chambre à vide pendant environ 10 minutes et sont ensuite chauffés à environ 325 'C pendant environ 20 minutes Les éléments terminés peuvent alors être montés dans un boitier ou être traités The wafer elements 25 are then loaded into a coating tray and their surfaces are coated with a passivation coating 100 as shown in FIG. 13. The 100 tru coating of any desired type. Preferably, it consists of a silicone such as Q 1-4935 manufactured by Dow Corning Company After coating with this product, the elements are placed in a vacuum chamber for about 10 minutes and then heated at about 325 ° C for about 20 minutes. The completed elements can then be mounted in a case or be treated
par tout autre moyen.by any other means.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the process described and illustrated by way of non-limiting example without
sortir du cadre de l'invention.depart from the scope of the invention.
2537778 i2537778 i
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3301666A1 (en) * | 1983-01-20 | 1984-07-26 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | METHOD FOR PRODUCING A MULTI-LAYER CONTACT METALIZATION |
JPH07118534B2 (en) * | 1990-02-22 | 1995-12-18 | 三菱電機株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
US5422286A (en) * | 1994-10-07 | 1995-06-06 | United Microelectronics Corp. | Process for fabricating high-voltage semiconductor power device |
CN1241253C (en) * | 2002-06-24 | 2006-02-08 | 丰田合成株式会社 | Semiconductor element and mfg method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3965567A (en) * | 1973-06-28 | 1976-06-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-G.M.B.H. | Method for producing diffused contacted and surface passivated semiconductor chips for semiconductor devices |
US4042951A (en) * | 1975-09-25 | 1977-08-16 | Texas Instruments Incorporated | Gold-germanium alloy contacts for a semiconductor device |
FR2339256A1 (en) * | 1976-01-22 | 1977-08-19 | Westinghouse Electric Corp | REVERSE SWITCHING RECTIFIER |
DE2716419A1 (en) * | 1976-04-14 | 1977-11-03 | Ates Componenti Elettron | PROCESS FOR PASSIVATING POWER SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL291270A (en) * | 1961-08-12 | |||
US3288662A (en) * | 1963-07-18 | 1966-11-29 | Rca Corp | Method of etching to dice a semiconductor slice |
DE1258235B (en) * | 1965-01-04 | 1968-01-04 | Licentia Gmbh | Process for the production of an edge zone profiling of silicon wafers that increases the blocking voltage strength |
DE1286641B (en) * | 1966-08-26 | 1969-01-09 | Bosch Gmbh Robert | Method for contacting a semiconductor arrangement |
DE1789062C3 (en) * | 1968-09-30 | 1978-11-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Process for producing metal contact layers for semiconductor arrangements |
IT995593B (en) * | 1972-12-11 | 1975-11-20 | Rca Corp | SEMICONDUCTIVE DEVICE WITH BAR CONNECTIONS AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME |
GB1487201A (en) * | 1974-12-20 | 1977-09-28 | Lucas Electrical Ltd | Method of manufacturing semi-conductor devices |
DE2656015A1 (en) * | 1976-12-10 | 1978-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
DE2709802A1 (en) * | 1977-03-07 | 1978-09-14 | Siemens Ag | Impurity removal from semiconductor device formed by ion implantation - by etching with hydrofluoric acid to remove surface layer |
GB2064860B (en) * | 1979-10-18 | 1984-01-25 | Gen Electric | Method for metallizing a semiconductor element |
CA1164734A (en) * | 1980-07-11 | 1984-04-03 | Michael Schneider | Method for applying an anti-reflection coating to a solar cell |
US4339869A (en) * | 1980-09-15 | 1982-07-20 | General Electric Company | Method of making low resistance contacts in semiconductor devices by ion induced silicides |
-
1983
- 1983-12-02 SE SE8306663A patent/SE8306663L/en not_active Application Discontinuation
- 1983-12-06 IT IT24070/83A patent/IT1194505B/en active
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-
1985
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3965567A (en) * | 1973-06-28 | 1976-06-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-G.M.B.H. | Method for producing diffused contacted and surface passivated semiconductor chips for semiconductor devices |
US4042951A (en) * | 1975-09-25 | 1977-08-16 | Texas Instruments Incorporated | Gold-germanium alloy contacts for a semiconductor device |
FR2339256A1 (en) * | 1976-01-22 | 1977-08-19 | Westinghouse Electric Corp | REVERSE SWITCHING RECTIFIER |
DE2716419A1 (en) * | 1976-04-14 | 1977-11-03 | Ates Componenti Elettron | PROCESS FOR PASSIVATING POWER SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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