JPS5884437A - Tray for semiconductor wafer - Google Patents

Tray for semiconductor wafer

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Publication number
JPS5884437A
JPS5884437A JP18173581A JP18173581A JPS5884437A JP S5884437 A JPS5884437 A JP S5884437A JP 18173581 A JP18173581 A JP 18173581A JP 18173581 A JP18173581 A JP 18173581A JP S5884437 A JPS5884437 A JP S5884437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tray
semiconductor wafer
solder
semiconductor
ohmic electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP18173581A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Jimi
自見 栄二
Kisaku Nakamura
中村 喜作
Norio Ozawa
小沢 則雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18173581A priority Critical patent/JPS5884437A/en
Publication of JPS5884437A publication Critical patent/JPS5884437A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To offer the tray for a semiconductor wafer whereby a solder layer can be securely formed on an ohmic electrode. CONSTITUTION:The tray for a semiconductor wafer 1 has a good thermal conductivity and formed of stainless metal or a crude material similar thereto, and the surface 1a and the inside of gas release groove 2 are coated with heat resistant resin such as polyimide resin. The semiconductor wafer 3 wherein solder paste 5 is applied on both surfaces is heated in a state of being supported on the tray 1. When heating, the gas generated from the solder paste 5 on the lower surface of the semiconductor wafer 3 passes through the gas release groove 2 of the tray 1 and escapes out of the tray, accordingly the possibility of the bumpings of fused solder and solder paste is eliminated resulting in the formation of a solder layer 5a on the ohmic electrode 4.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体ウエノ・の製造工程に於て該牛導体
つエノ・を支持するための半導体ウエノ・用トレイに関
し、更に詳しくは該半導体ウニ・・のオーミック電極上
に半田層を形成する工程で用いるための半導体ウェハ用
トレイに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a tray for a semiconductor wafer for supporting a semiconductor wafer during the manufacturing process of the semiconductor wafer, and more specifically, to a tray for supporting a semiconductor wafer in the manufacturing process of the semiconductor wafer. The present invention relates to a semiconductor wafer tray for use in the process of forming a solder layer on a semiconductor wafer.

トランジスタやダイオードなどの半導体素子の製造工程
に於ては、通常、半導体ウェハ上に所要の拡散層を形成
した後、金属蒸着又は鍍金とエツチングをすることによ
り島状にオーミック電極を形成し、最後に該半導体ウェ
ハを切断分割して半導体素子を得ている。このような製
造工程に於ては、得られた半導体素子をカッパースタッ
ド又はステム等に半田付けしたりするために、現在実施
されている製造方法−に於ては、オーミック電極上に半
田層を形成する工程が含まれており、従って麺 この後に該半導体ウェハが半導体素子として分割される
In the manufacturing process of semiconductor devices such as transistors and diodes, usually after forming a required diffusion layer on a semiconductor wafer, ohmic electrodes are formed in the form of islands by metal vapor deposition or plating and etching, and finally The semiconductor wafer is then cut and divided to obtain semiconductor elements. In such a manufacturing process, in order to solder the obtained semiconductor element to a copper stud or stem, etc., in the currently implemented manufacturing method, a solder layer is placed on the ohmic electrode. The semiconductor wafer is then divided into semiconductor devices.

半導体ウェハのオーミツ2電極上に半田層を形成させる
方法として、従来実施されてきたものに浸漬法がある。
A conventional method for forming a solder layer on two Omit electrodes of a semiconductor wafer is a dipping method.

該浸漬法によれば、溶融半田の中に半導体ウェハを浸漬
す羞−゛ととにより全オーミ。
According to the immersion method, the semiconductor wafer is immersed in molten solder and the entire ohm is immersed.

り電極上に半田層を同時に形成できるが、半導体ウェハ
に接触する熱媒体が熱伝導率及び単位容積当りの熱含量
が大きい溶融半田であるため、浸漬時に半導体ウェハ内
の温度勾配が非常に大きくなり、その結果、半導体ウェ
ハに大きな熱応力を生じて割れ易くなるという欠点があ
った。特に最近では半導体ウェハが従来より大形化し、
また、それに伴って一層、半導体ウェハの破損率も大き
くなる危険性があった。
However, since the heat medium in contact with the semiconductor wafer is molten solder with high thermal conductivity and high heat content per unit volume, the temperature gradient inside the semiconductor wafer is extremely large during dipping. As a result, a large thermal stress is generated in the semiconductor wafer, which causes the semiconductor wafer to be easily cracked. Especially recently, semiconductor wafers have become larger than before,
Additionally, there was a risk that the damage rate of semiconductor wafers would further increase accordingly.

このような浸漬法における危険性を回避するために、本
出願人は湿式めっき法によってオーミック電極上に半田
層を形成する半導体素子方法を提案したが、この提案の
方法は半導体ウェハが熱衝撃を受けないという点で浸漬
法よりもすぐれている反面、オーミック電極が島構造の
ように素子毎に互に絶縁されている形式の半導体ウェハ
に対しては、オーミック電極の各々に導電性を与えるこ
とが難かしぐなるため、個々の半導体素子が互に独立し
ている形式の半導体ウェハに対しては適用できないとい
う欠点があった。そこで本発明者は、前記公知の方法の
欠点を除くために、オーミック電極形成後の半導体ウェ
ハ上に半田ペーストを塗布した後、該ウエノ・を大気中
もしくは不活性ガス雰囲気中で半田溶融点以上に加熱す
ることにより、半田をオーミック電極上に凝集させるこ
とを内容とする新規な方法を開発したが、その後の試作
研究過程に於て、この新規な方法を実際の半導体素子製
造ラインに適用した場合、なお改善すべき問題点のある
ことがわかった。この問題点として、たとえば、半田ペ
ースト塗布工程及び加熱工程におけるウェハの支持手段
があるが、これにつき本発明者は実用的な支持手段を含
む半導体素子製造方法を開発して既に特許出願を行って
いる。この方法は、前記工程中に於てウェハを少くとも
1枚の板状トレイによ゛って支持させることを特徴とす
るものであり、この方法によれば前記問題は解決される
のであるが、この方法を実施する場合、加熱工程におい
て半田ペーストから発生するガスによって時には溶融半
田の一部が突沸する恐れのあることが研究過程で判明し
た。
In order to avoid such dangers in the immersion method, the applicant proposed a semiconductor device method in which a solder layer is formed on an ohmic electrode by a wet plating method. Although it is superior to the immersion method in that it does not cause electrical damage, it is useful for semiconductor wafers in which the ohmic electrodes are insulated from each other like an island structure. This method has the disadvantage that it cannot be applied to semiconductor wafers in which individual semiconductor elements are independent from each other. Therefore, in order to eliminate the drawbacks of the above-mentioned known methods, the inventors of the present invention applied a solder paste onto a semiconductor wafer after forming an ohmic electrode, and then exposed the solder paste to a temperature higher than the melting point of the solder in air or an inert gas atmosphere. We developed a new method to agglomerate solder onto an ohmic electrode by heating it to a temperature of However, it was found that there are still problems that need to be improved. One of the problems with this problem is, for example, the means for supporting the wafer during the solder paste application process and the heating process, but the present inventor has developed a semiconductor device manufacturing method including a practical support means and has already filed a patent application for this. There is. This method is characterized in that the wafer is supported by at least one plate-shaped tray during the process, and this method solves the above problem. During the research process, it was found that when implementing this method, there is a risk that part of the molten solder may sometimes cause bumping due to the gas generated from the solder paste during the heating process.

この発明は、前記の問題を解決し、オーミック電極上止
確実に半田層を形成させることのできる、改良された半
導体ウニ・・用トレイの提供を目的とする。
The object of the present invention is to provide an improved tray for semiconductor urchins, which solves the above-mentioned problems and allows a solder layer to be reliably formed on the ohmic electrode.

以下に図面を参照してこの発明のトレイと該トレイを用
いて実施する半導体素子製造方法とについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The tray of the present invention and a method of manufacturing a semiconductor device using the tray will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2皐はこの発明による半導体ウェハ用トレ
イ1の一実施例を示したものであり、この実施例に示さ
れた半導体ウェハ用トレイ1は半導体ウェハに相似の円
板状に形成されている。このトレイ1の半導体ウェハと
接する面1aには格子状にガス抜き溝2が刻設されてお
り、このガス抜き′溝2はトレイ1の周縁部において側
方に向いて開いている。半導体ウェハと接する面1aに
おけるガス抜き溝2の開口幅Wは後に説明する半導体素
子製造工程における溶融半田の□液滴直径よりも小さい
値となるように設計されている。またガス抜き溝2の横
断面面積も溶融半田の最小液滴が入り込めない値に設計
されている。
1 and 2 show an embodiment of a semiconductor wafer tray 1 according to the present invention, and the semiconductor wafer tray 1 shown in this embodiment is formed into a disk shape similar to a semiconductor wafer. has been done. Gas vent grooves 2 are cut in a grid pattern on the surface 1a of the tray 1 that contacts the semiconductor wafer, and the gas vent grooves 2 open laterally at the peripheral edge of the tray 1. The opening width W of the gas vent groove 2 on the surface 1a in contact with the semiconductor wafer is designed to be smaller than the diameter of a □ droplet of molten solder in the semiconductor element manufacturing process, which will be described later. The cross-sectional area of the gas vent groove 2 is also designed to a value that prevents the smallest droplet of molten solder from entering.

□ 第6図は、第1図及び第2図に示した本発明の第一
実施例の半導体ウエノ・用トレイ1を2枚用いて半導体
ウエノ・3のオーミック電極、4上に半田層を形成させ
る方法を図示したものである。すなわち第6図に示した
半導体素子製造方法に於ては、2枚の半導体ウェハ用ト
レイ1の各々の面1aに所定厚さに半田ペースト5を塗
布し、オーミック電極形成後の半導体ウェハ3をトレイ
1間に挾持させて大気中もしくは不活性ガス雰囲気中で
半田融点以上の温度に加熱することにより溶融半田をオ
ーミック電極4上に凝集させることを特徴とする。
□ Fig. 6 shows the formation of a solder layer on the ohmic electrodes and 4 of the semiconductor wafers 3 using two trays 1 for semiconductor wafers according to the first embodiment of the present invention shown in Figs. 1 and 2. This diagram illustrates how to do this. That is, in the semiconductor device manufacturing method shown in FIG. 6, solder paste 5 is applied to each surface 1a of two semiconductor wafer trays 1 to a predetermined thickness, and the semiconductor wafer 3 after ohmic electrodes are formed. It is characterized in that the molten solder is aggregated on the ohmic electrode 4 by sandwiching it between trays 1 and heating it to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder in the air or an inert gas atmosphere.

この場合、加熱工程において半田ペースト5から生じる
ガスはトレイ1のガス抜き溝2の中に流入した後、この
溝2を通ってトレイ1の外周部から周囲の大気中へ放散
する。このため、前記した本出願人の先行特許出願の発
明方法における実用上の問題点は本発明によって解決さ
れ、本発明によれば前記方法に於て半田ペースト5ツ融
半田を突沸する恐れが解消された。
In this case, the gas generated from the solder paste 5 during the heating process flows into the gas vent groove 2 of the tray 1, and then diffuses through the groove 2 from the outer periphery of the tray 1 into the surrounding atmosphere. Therefore, the above-mentioned practical problems in the invented method of the applicant's prior patent application are solved by the present invention, and the present invention eliminates the fear of bumping the solder paste 5-melt solder in the method. It was done.

前記方法において溶融した半田は液体としての特性を宗
し、その大きな表面張力のため凝集し、オー5ミツク電
極4上に集り、冷却後第4図に示すように半画層5aが
オーミック電極4上にのみ形成される。
The solder melted in the above method behaves as a liquid, and due to its large surface tension, it aggregates and collects on the ohmic electrode 4, and after cooling, the half-image layer 5a forms on the ohmic electrode 4, as shown in FIG. Formed only on top.

半導体ウェハ用トレイ1は熱伝導性が良く且つ不銹性の
金属もしくはこれに類する素材で作られていることが望
ましく、図示実施例ではAI製もしくはステンレス製で
ある。またトレイ1の面1a及びガス抜き溝2内はポリ
イミド樹脂の如き耐熱性樹脂でコーティングされている
The tray 1 for semiconductor wafers is preferably made of a metal or a similar material that has good thermal conductivity and is non-rusting, and in the illustrated embodiment, it is made of AI or stainless steel. Further, the surface 1a of the tray 1 and the inside of the gas vent groove 2 are coated with a heat-resistant resin such as polyimide resin.

使用する半田ペーストもしくは半田インクは半導体素子
の種類等に応じて種々のものが使用されるが、たとえば
Pb −Sn系の金属粉末とフラックスを揮発性溶剤で
混和したものが用いられる。
Various solder pastes or solder inks are used depending on the type of semiconductor element, and for example, a mixture of Pb--Sn metal powder and flux in a volatile solvent is used.

第5図に示す製造方法は、本発明の半導体ウェハ用トレ
イ1を1枚だけ使用する方法であり、この方法では半田
ペースト5が該トレイではなく半導体ウェハ3に直接に
塗布され、トレイ1は主として半導体ウェハ3の支持手
段として用いられる。
The manufacturing method shown in FIG. 5 is a method in which only one semiconductor wafer tray 1 of the present invention is used. In this method, the solder paste 5 is applied directly to the semiconductor wafer 3 instead of the tray, and the tray 1 is It is mainly used as a support means for the semiconductor wafer 3.

すなわち、この方法においては、半田ペースト5を半導
体ウェハ3の片面に塗布し0)、さらに他の導体ウェハ
6の下面の半田ペースト5から発生するガスは該トレイ
1のガス抜き溝2の中を通ってす半田層5aがオーミッ
ク電極4に形成される。
That is, in this method, the solder paste 5 is applied to one side of the semiconductor wafer 3 (0), and the gas generated from the solder paste 5 on the lower surface of the other conductor wafer 6 is passed through the gas vent groove 2 of the tray 1. A solder layer 5a is formed on the ohmic electrode 4 through it.

以上のように、この発明によれば、本出願人の先行特許
願の発明における問題点が解決され、半導体ウェハのオ
ーミック電極上に確実に半田層を形成させることのでき
る半導体ウェハ用トレイが提供される。
As described above, the present invention solves the problems in the invention of the applicant's prior patent application, and provides a tray for semiconductor wafers that can reliably form a solder layer on the ohmic electrodes of semiconductor wafers. be done.

なお、前記実施例に於て、該トレイに設けられたガス抜
き溝の平面分布形状は格子状であったが、ガス抜き溝の
平面分布形状はこれに限るものではなく、どのような分
布形状であってもよい。またガス抜き溝2の横断面形状
も方形に限らず、他のどんな形状でもよいことは明らか
である。
In the above embodiment, the planar distribution shape of the gas venting grooves provided in the tray was a lattice shape, but the planar distribution shape of the gas venting grooves is not limited to this, and any distribution shape may be used. It may be. Further, it is clear that the cross-sectional shape of the gas vent groove 2 is not limited to a rectangular shape, but may be any other shape.

半田ペーストの塗布方法は、筆塗り、スプレーもしくは
印刷法などによるが、塗布厚と塗布個所の正確性の理由
から、印刷法が最も適している。
The solder paste can be applied by brush painting, spraying, or printing, but the printing method is most suitable for reasons of coating thickness and accuracy of the application location.

また、トレイの形状は円板状に限らず、浅鍋形などウェ
ハの保持や取扱いに便利な形状を選択することができる
Further, the shape of the tray is not limited to a disk shape, and a shape convenient for holding and handling wafers can be selected, such as a shallow pot shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の平面図、第2図は第1図
の■−■矢視断面図、第3図乃至第4図はこの発明のト
レイを使用して実施する半導体素子製造方法の一例の工
程を示した図、第5図及び第4図はこの発明のトレイを
使用して実施する半導体素子製造方法の他の例を示した
図で1杭1・・・半導体ウエノ・用トレイ、2・・・ガ
ス抜き溝、3・・・半導体ウエノ・、4・・・オーミッ
ク電極、5・・・半田ペースト、5a・・・半田層。 第1図 n
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along arrows -■ in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are semiconductor devices implemented using the tray of the present invention. Figures 5 and 4 are diagrams showing steps of an example of the manufacturing method, and are diagrams showing other examples of the semiconductor device manufacturing method carried out using the tray of the present invention. - Tray, 2... Gas vent groove, 3... Semiconductor wafer, 4... Ohmic electrode, 5... Solder paste, 5a... Solder layer. Figure 1 n

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 オーミック電極を設けた半導体ウニ・・と半田ペー
スト塗布膜とを気中加熱して、該オーミック電極上に半
田層を形成するKあたり、該半田層の形成又はウエノ・
の支持の用途に供する板状のトレイであって、該半導体
ウニ/・と接する面にガス抜き溝が刻設されており、該
ガス抜き溝が該面の周縁部に於て側方に向って開いてい
ることを特徴とする半導体ウエノ・用トレイ。
1 A semiconductor urchin provided with an ohmic electrode and a solder paste coating film are heated in the air to form a solder layer on the ohmic electrode.
It is a plate-shaped tray used for supporting the semiconductor sea urchin, and has a gas venting groove carved in the surface that comes into contact with the semiconductor sea urchin, and the gas venting groove extends laterally at the peripheral edge of the surface. A tray for semiconductor utensils, which is characterized by being open.
JP18173581A 1981-11-14 1981-11-14 Tray for semiconductor wafer Pending JPS5884437A (en)

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