RU2001467C1

RU2001467C1 - Process of manufacture of semiconductor crystals

Info

Publication number: RU2001467C1
Authority: RU
Inventors: Николай Григорьевич Коломицкий; Борис Александрович Астапов
Original assignee: Коломицкий Николай Григорьевич Астапов Борис Александрович
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1993-10-15

Abstract

Использование в микроэлектронике в частности дл разделени полупроводниковых пластин на кристаллы Сущность изобретени на поверхность полупроводниковой пластины со сформированными структурами нанос т последовательно слой небпр $%; породного металла VI - VIII группы толщиной 02 - 25 мкм и слой металла III - IV группы толщиной 10 - 300 мкм и после разделени пластины механическим путем на кристаллы и обработки боковой поверхности кристалла в травителе удал ют слой верхнего металла химическим путем 2 зпф-лы 1 таблUse in Microelectronics, in particular for Separating Semiconductor Wafers into Crystals SUMMARY OF THE INVENTION A layer of unstable% is sequentially deposited on the surface of a semiconductor wafer with formed structures; a parent metal of group VI - VIII with a thickness of 02 - 25 μm and a metal layer of group III - IV of a group with a thickness of 10 - 300 μm and after the plate is mechanically separated into crystals and the side surface of the crystal is processed in the etchant, the upper metal layer is chemically removed 2 zpf-1 tabl

Description

Изобретение относитс к изготовлению полупроводниковых приборов, в частности к разделению полупроводниковых (п/п) пластин на отдельные кристаллы.The invention relates to the manufacture of semiconductor devices, in particular to the separation of semiconductor wafers into individual crystals.

Известен способ разделени n/п пластин на кристаллы, включающий нанесение на поверхность сло никел и низкотемпературного припо здР&йбирование алмазной иглой и ломкой на кристаллы. При данном способе разделени выход годных приборов высоковольтной группы незначителен из- за большой дефектности боковой поверхности кристаллов, возникающей при скрайбировании и ломке пластин.A method is known for separating n / a plates into crystals, comprising applying to the surface of a layer of nickel and a low-temperature alloy using a diamond needle and breaking into crystals. With this separation method, the yield of suitable devices of the high voltage group is negligible due to the large defectiveness of the side surface of the crystals arising from scribing and breaking of the plates.

Наиболее близким по своей технической сущности вл етс способ разделени пластин, включающий нанесение на поверхность п/п пластин металла омического контакта, например ванади . На поверхность ванади нанос т слой золота, пластину раздел ют механическим путем на кристаллы с последующей промывкой в хи- мическом-травителе с целью удалени разру- шенного сло боковой поверхности кристалла. Получают кристаллы высоковольтной группы с хорошим выходом. Недостатком данного способа вл етс использование драгоценного металла-золота.The closest in its technical essence is the method of separation of the plates, including applying on the surface of the s / n plates of an ohmic contact metal, for example vanadium. A layer of gold is deposited on the surface of the vanadium, the plate is mechanically separated into crystals, followed by washing in a chemical etchant in order to remove the broken layer of the side surface of the crystal. Get crystals of the high voltage group with a good yield. The disadvantage of this method is the use of precious metal-gold.

Целью изобретени вл етс получение п/п кристаллов, примен емых в производстве высоковольтных приборов, без использовани дорогих благородных металлов.The aim of the invention is to obtain the s / n crystals used in the manufacture of high-voltage devices, without the use of expensive precious metals.

Это достигаетсч тем. что на поверхность п/п пластины нанос т любым способом слой неблагородного металла VI-VIII группы или их сплавы, на которой нанос т также любым способом второй слой металла главной подгруппы III-IV группы. Пластину раздел ют на отдельные кристаллы механическим путем, кристаллы промывают в химическом травителе дл сн ти разрушенного сло боковой поверхности кристалла и верхний слой металла удал ют химическим путем в перекисном растворе уксусной кислоты и/или щелочном травителе.This is achieved by that. that a layer of a base metal of group VI-VIII or their alloys is applied in any way to the surface of the p / p plate, on which a second layer of metal of the main subgroup of group III-IV is also applied by any method. The plate is mechanically separated into individual crystals, the crystals are washed in a chemical etchant to remove the broken layer of the side surface of the crystal, and the upper metal layer is chemically removed in a peroxide solution of acetic acid and / or an alkaline etchant.

Все технологические операции данного способа легко поддаютс механизации и автоматизации , примен ютс в технологии производства п/п приборов и не требуют сложного специального оборудовани . Указанна последовательность технологических операций с использованием данных металлов и травителей позвол ет получать высоковольтные п/п кристаллы с высоким выходом, не уступающие по своим электротехническим параметрам п/п кристаллам, содержащим в своем составе благородные металлы, например золото.All technological operations of this method can be easily mechanized and automated, are used in the production technology of software devices and do not require complicated special equipment. The indicated sequence of technological operations using these metals and etchants makes it possible to obtain high-voltage p / p crystals with a high yield that are not inferior in their electrical parameters to p / p crystals containing noble metals, for example gold.

Анализ за вл емого технического решени на соответствие критерию существенные отличи показал, что известные аналоги не содержат решени с совокупностью существенных признаков, отличающих предложенное техническое решение от прототипа .Analysis of the claimed technical solution for compliance with the criterion of significant differences showed that the known analogues do not contain a solution with a combination of essential features that distinguish the proposed technical solution from the prototype.

П р и м е р 1. (прототип), На кремниевую пластину с р-п-переходом, нагретую до 300°С в вакууме 1-10 мм рт.ст. на обе стороны напыл ют слой ванади толщинойPRI me R 1. (prototype), On a silicon wafer with pn junction, heated to 300 ° C in a vacuum of 1-10 mm RT.article a layer of vanadium is sprayed on both sides

0,5 мкм. На поверхность ванади гальваническим методом нанос т слой золота толщиной 1 мкм. Пластину раздел ют алмазной пилой на отдельные кристаллы, кристаллы промывают в травителе HF : НМОз 1 : 4 в0.5 microns. A gold layer 1 micron thick was deposited on the surface of the vanadium. The plate is separated by a diamond saw into individual crystals, the crystals are washed in an etchant HF: HMOz 1: 4 in

течение 45 с, а затем в двух ваннах с холодной и одной ванной с гор чей деионизиро- ванной водой, сушат и передают на сборку п/п приборов.for 45 s, and then in two bathtubs with a cold and one bathtub with hot deionized water, they are dried and transferred to the assembly of sub-devices.

Пример2.На обе стороны кремниевойExample 2. On both sides of silicon

пластины с p-n-переходом нанос т слой химического никел толщиной 0,5 мкм. Состав ванны никелировани : сернокислый никель 18 г/л; уксусноксилый натрий 18 г/л; уксусна кислота 18 г/л, гипофосфит натри 10pn junction plates are coated with a 0.5 micron chemical nickel layer. The composition of the nickel plating bath: nickel sulfate 18 g / l; acetic acid sodium 18 g / l; acetic acid 18 g / l, sodium hypophosphite 10

г/л. Услови никелировани : температура 75 ± 2°с, продолжительность 4,5 мин. После нанесени первого сло никел пластины промывают в двух ваннах с холодной и одной ванне с гор чей деонизованной водой иg / l Nickel plating conditions: temperature 75 ± 2 ° C, duration 4.5 minutes. After applying the first nickel layer, the plates are washed in two baths with cold and one bath with hot deionized water and

сушат. Осуществл ют вжигание первого сло никел в среде водорода или азота при 690°С в течение 10 мин. После вжигани нанос т второй слой никел в тех же услови х . При времени никелировани 20 мин получают слой никел толщиной 2,0 ммк. Промывка та же. что и при первом никелировании .are dried. The first nickel layer is incinerated in a hydrogen or nitrogen medium at 690 ° C for 10 minutes. After firing, a second layer of nickel is deposited under the same conditions. At a nickel time of 20 minutes, a 2.0 mm thick nickel layer is obtained. The flushing is the same. as with the first nickel plating.

На сплошной слой никел по обе стороны пластины нанос т слой гальваническогоA galvanic layer is deposited on a continuous nickel layer on both sides of the plate.

свинца. Состава ванны свинцевани : свинец борфтористоводородный 220 мл/л, кислота борфтористоводородна 50 мл/л, клей мездровый 0,5 г/л. Режим свинцевани :тем- пература 18 - 55°С, плотность тока 2 А/дм2,lead. The composition of the lead bath: lead borofluoride 220 ml / l, acid borofluoride 50 ml / l, adhesive glue 0.5 g / l. Lead-free mode: temperature 18 - 55 ° С, current density 2 A / dm2,

напр жение 3 В, отношение поверхности анодной к катодной 2:1. При выдержке 3 мин получают толщину свинцового покрыти 4 ммк. Пластины промывают также, как и после никелировани и сушат. Пластину сvoltage 3 V, the ratio of the surface of the anode to cathode 2: 1. With an exposure of 3 minutes, a lead coating thickness of 4 µm was obtained. The plates are washed as well as after nickel plating and dried. Plate with

двухслойным металлическим покрытием раздел ют алмазной пилой на отдельные кристаллы и обрабатывают в травителе HF : НЫОз 1 : 2 в течение 15 с. После снимают верхний слой свинца в раствореThe two-layer metal coating is separated by a diamond saw into individual crystals and treated in an etchant HF: HNO3 1: 2 for 15 s. After removing the top layer of lead in solution

НаОа : СНзСООН : Н20 2:1:1. промывают в деионизированной воде и обрабатывают в 20%-ном растворе в течение 5 мин. После щелочного травлени кристаллы промывают в двух ваннах с холодной и одной ваннеNaOa: CH3COOH: H20 2: 1: 1. washed in deionized water and treated in a 20% solution for 5 minutes After alkaline etching, the crystals are washed in two baths with a cold and one bath

с гор чей деионизованной водой, сушат и передают на сборку п/п приборов.with hot deionized water, they are dried and transferred to the assembly of sub-devices.

П р и м е р 3. На обе стороны кремниевой пластины с p-n-переходом нанос т слой химического никел . Состав ванны и услови никелировани те же, что и в примере 2. При времени никелировани 4,5 мин получают слой никел толщиной 0,5 мкм. После промывки пластины на ее поверхность нанос т слой гальванического свинца. Состав ванны и услови свинцевани те же, что и в примере 2. При плотности тока 3 А/дм , напр жение 5 В и продолжительности 12 мин получают свинцовое покрытие толщиной 30 мкм. После промывки в холодной и гор чей деионизированной воде пластину сушат и раздел ют механическим путем алмазной пилой на кристаллы и промывают в травителе: HF : HN03 в течение 15 с. В травителе : СНзСООН : Н20 2 : 1 : 1 удал ют свинец, промывают кристаллы в деонизованной воде и обрабатывают в растворе КОН 50%-ный концентрацией в течение 10 мин. Кристаллы промывают в двух ваннах с холодной и одной с гор чей деионизованной водой, сушат и передают на сборку п/п приборов.Example 3. A layer of chemical nickel is deposited on both sides of a silicon wafer with a pn junction. The composition of the bath and the conditions of nickel plating are the same as in Example 2. At a nickel time of 4.5 min, a nickel layer 0.5 μm thick is obtained. After washing the plate, a layer of galvanic lead is deposited on its surface. The composition of the bath and the lead conditions are the same as in Example 2. At a current density of 3 A / dm, a voltage of 5 V and a duration of 12 minutes, a lead coating of 30 microns is obtained. After washing in cold and hot deionized water, the plate is dried and mechanically separated by a diamond saw into crystals and washed in the etchant: HF: HN03 for 15 s. In the etchant: CH3COOH: H20 2: 1: 1, the lead is removed, the crystals are washed in deionized water and treated with a 50% concentration in a KOH solution for 10 minutes. The crystals are washed in two baths with cold and one with hot deionized water, dried, and transferred to the assembly of the sub-devices.

П р и м е р 4. На обе стороны кремниевой пластины с p-n-переходом методом химического осаждени нанос т слой вольфрама толщиной 1 мкм. Режимы осаж- дени :температура кремниевой подложки 460°С. температура лодочки с гексахлори- дом вольфрама 100°С, температура угольного нагревател 700°С, скорость подачи водорода 2 л/мин, рассто ние от угольного нагревател до пластины 1 см.EXAMPLE 4 A layer of tungsten 1 μm thick was deposited on both sides of a silicon wafer with a pn junction by chemical deposition. Deposition modes: temperature of the silicon substrate 460 ° C. the temperature of the boat with tungsten hexachloride is 100 ° С, the temperature of the coal heater is 700 ° С, the rate of hydrogen supply is 2 l / min, the distance from the coal heater to the plate is 1 cm.

На сплошной слой вольфрама на обе стороны пластины методом вакуумного напылени при разр жении 1 10 мм рт. ст. и температуре 100°С нанос т слой алюмини толщиной 1 мкм. Пластину с двухслойным металлическим покрытием раздел ют алмазной пилой на кристаллы, кристаллы промывают в травителе HF : НМОз 1:2 в течение 15 с. После промывки в деонизи- рованной воде с кристаллов снимают верх0On a continuous layer of tungsten on both sides of the plate by vacuum spraying at a pressure of 10 mm Hg. Art. at a temperature of 100 ° C, a layer of aluminum 1 μm thick is applied. The plate with a two-layer metal coating is divided into crystals by a diamond saw, and the crystals are washed in an etchant HF: HMOs 1: 2 for 15 s. After washing in deionized water, the crystals are removed from the top

55

00

55

00

55

00

ний слой металла в растворе NaOH 0,5%- ной концентрации в течение 20 мин, промывают в холодной и гор чей деионизированной воде, сушат и передают на сборку.the lower metal layer in a 0.5% NaOH solution for 20 min, washed in cold and hot deionized water, dried and transferred to the assembly.

П р и м е р 5. Нанесение никелевого покрыти на кремниевую пластину то же, что в примере 2. Толщина сло никел 1 мкм. На никелевую поверхность методом вакуумного напылени при разр жении 1 10 мм рт. ст. и температуре 100°С напыл ют слой алюмини толщиной 3 мкм. Пластину раздел ют алмазной пилой на кристаллы, промывают кристаллы в травителе HF : НМОз 1 : 2 в течение 15 с, промывают в деониэирован- ной воде и обрабатывают в течение 2 мин раствором КОН 20%-ной концентрации. Кристаллы промывают в холодной и гор чей деонизированной воде, сушат и передают на сборку п/п приборов.Example 5. The deposition of a nickel coating on a silicon wafer is the same as in Example 2. The thickness of the nickel layer is 1 μm. On a nickel surface by vacuum spraying at a dilution of 10 mm Hg. Art. at a temperature of 100 ° C, a 3 µm thick layer of aluminum is sprayed. The plate is separated by a diamond saw into crystals, the crystals are washed in the etchant HF: HMOs 1: 2 for 15 s, washed in deionized water and treated for 2 minutes with a 20% concentration KOH solution. The crystals are washed in cold and hot deionized water, dried, and transferred to the assembly of the d / a devices.

На всех стади х промывки в деионизированной воде качество промывки контролируют омностью воды на протоке, котора должна составл ть не менее 1 10 МОм,At all stages of washing in deionized water, the quality of washing is controlled by the flow resistance of the water in the duct, which should be at least 1 10 MΩ,

Кремниевые кристаллы, полученные по предлагаемому способу, а также по способу-прототипу , используют при сборке диодов КД-237 в металло-стекл нном корпусе. Сборку и герметизацию приборов провод т по единой технологии с использованием одних и тех же материалов. Результаты классификации готовых диодов КД-237 по группам приведены в таблице.Silicon crystals obtained by the proposed method, as well as by the prototype method, are used in the assembly of KD-237 diodes in a metal-glass case. The assembly and sealing of devices is carried out according to a single technology using the same materials. The results of the classification of finished KD-237 diodes in groups are shown in the table.

Как следует изданных таблицы, предлагаемый способ разделени п/п пластин на кристаллы позвол ет получать п/п приборы (диоды), не уступающие по своим электрофизическим параметрам приборам, получаемым с использованием кристаллов, содержащих в своем составе драгоценный металл - золото.As follows from the published tables, the proposed method for dividing p / p plates into crystals allows one to obtain p / p devices (diodes) that are not inferior in their electrophysical parameters to devices obtained using crystals containing precious metal - gold.

(56) Авторское свидетельство СССР М 1251213, кл. Н 01 L 21/58, 1986. Патент США N; 3325702, кл. Н(56) Copyright certificate of the USSR M 1251213, cl. H 01 L 21/58, 1986. US Patent N; 3325702, cl. N

21/78 1967.21/78 1967.

01 L01 L

Claims

The formula of the invention of the metal of the upper layer use metal1 METHOD FOR PRODUCING IV FUPP semiconductor and as the metal of the lower CRYSTALS, including the deposition of a non-base layer - base metals VI - VIII

on a semiconductor wafer with sfor groups or their alloys,

imennymi structures of two layers me 52. The method according to claim 1, characterized in that

talla, mechanical separation of the plate that the thickness of the upper metal layer of the composite crystals, followed by washing is 1.0-30.0 microns.

chemical etchant, characterized in that 3. The method according to claim 1, characterized in that

that after washing in the etchant, chemically, the thickness of the lower metal layer makes up the upper metal layer, it is 0.2 - 2.5 microns.