DE1964546A1

DE1964546A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE1964546A1
Application number: DE19691964546
Authority: DE
Inventors: Takaya Imai; Sakae Kikuchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1968-12-25
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1970-07-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen Die Erfindung bezieht sich-auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtunge, insbesondere-auf ein Verfahren zur Trennung einer Waffel aus einem Halbleitereinkristall, die Halbleiterzonen zur Darstellung von Transistoren mir einer hohen Gegendurchbruchspannung enthält.
Eine übliche Methode zur Herstellung von Transistoren unfaßt die Schritte der Erzeugung einer Mehrzahl ton glõichen elementen, die in einer einkristallinen Hlbleiterwaffel angeordnet sind, die in der Gestalt einer dünnen Platte von einem einkristallinen Halbleiterstab abgeschnitten ist, der Anbringung von Elektroden für die einzelnen Blemente in der Waffel und der Trennung der Halbloiterwaffel in die eiiizelnen Elemente. Für diese Trennung der Halbleiterwaffel wendet man herkömmlich folgende zwei Verfahren an: Das eine umfaßt die Schritte, Nuten in eine Waffel oberfläche einzus ehneiden indem man sie ritzt, und dann die Waffel längs dieser Nuten mechanisch auseinanderzubrechen. Das andere Verfahren umfaßt die Schritte, auf einzelne Elementteile einer Unterlage Wachs aufzubringen und dann die Teile chemisch wegzuätzen, wo kein Wachs angebracht ist, rnn die einzelnet Elementteile zu trennen Bei dem ersten Verfahren besteht jedoch die- Tendenz, daß sich Risse -an den Trennoberflächen der Unterlage bilden und eine mechanische Verspannung längs der Seitenflächen einer Unterlage nach der Trennung auftritt, und es ist daher erforderlich, nachher eine Ätzbehandlung vorzunehmen. Beim letzteren Verfahren ist das genaue Wachsaufbringen schwierig und mühevoll.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Aufteilung einer Halbleiterwaffel zu schaffen bei dem diese Nachteile vermieden sind.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß prinzipiell darin, ine Hauptoberfläche einer Halbleiterwaffel dadurch in mehrere Teile aufzuteilen, daß man in Gitterform eine innere Spannungen enthaltende Schicht erzeugt und dann die entgegengesetzte Hauptoberfläche der Waffel an den Stellen wegätzt, die zu der innere Spannungen enthaltenden Schicht ausgerichtet sind.
Im einzelnen ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei dem man in einer ersten Hauptoberfläche einer Halbleiterwaffel ine Mehrzahl isolierter Halbleiterzonen erzeugt, die einen dem des angrenzenden Halbleiterwerkstoffes entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen, in einer der ersten hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche der Waffel eine Mehrzahl von isolierten leitenden Schichten erzeugt, die zu den isolierten Halbleiterzonen ausgerichtet angeordnet sind, und dann die Waffel in eine Mehrzahl von Elementen trennt, mit dem Kennzeichen, daß man innere Spannungen enthaltende Zonen in der ersten Hauptoberfläche erzeugt, die die einzelnen isolierten Halbleiterzonen umgeben, mindestens die isolierten II Halbleiterzonen mit korrosionsbeständigem Werkstoff bedeckt und die so vorbereitete Waffel in ein Ätzmittel taucht, mit dem die freiliegenden Teile der Waffel mindestens soweit entfernt werden, bis von der zweiten Hauptoberfläche zu den innere Spannungen enthaltenden Zonen reichende Nutell gebildet sind.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zei gc'ii Fig. 1 bis 4 Querschnitt einer Waffel zur Erläuterung einer Reihe von Waffeltrennschritten gemäß der Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun unter Einweis auf die Zeichnung erläutert werden.
Zunächst wird eine P-Typ-Verunreinigung in eine Halbleiterwaffel 10, z. B. eine @enokristalline N-Typ-Silizium waffel eines hohen spezifischen Widerstandes und einer Dicke von 250 µ eindotiert, wodurch eine Basiszone 2 in einer Haupoberfläche der Waffel 10 erzeugt wird0 Dann dotiert man eine N-Typ-Verunreinigung in ausgewälte Teile der Basiszone 2 und die gesamte andere Haupoberfläche ein9 un Emitterzonen 3 und eine Niedrigwiderstandkollektorzone 4 zu bilden, wie Fig. 1 zeigt. Der restliche Teil 1 der N-Waffel 10 soll eine Kollektorzone sein. So wird eine Anordnung einer Mehrzahl von Elementteilen in einer Waffel 10 ge-bildet. Nickelschichten werden an gewünschten Teilen Jedes Elements erzeugt, und dann schlägt man Lötwerlcstoff auf den Nickelschichten nieder, um eine Basiselektrode 5, eine Emitterelektrode 6 un eine Kollektorelektrode 7 zu bilden, wie Fig. 1 zeigt. Unter den Lötwerkstoffelektroden wird insbesondere die Kollektorelektrode 7 weiter ausgebildet, um eine ausreichende Dicke von ingesammt z. B. 100 bis 200 µ zu haben, indem man eine Kugel oder ein Stück Lötwerkstoff auf der Oberfläche jeder Kollektorelektrode 7 anordnet und erhitzt. Bei diesen Schritt verwendet man vorzugsweise einen solchen Lötwerkstoff, der im wesentlichen aus Blei und Zinn besteht und mindestens 80 % Blei enthält.
Anschließend erzeugt man, wie Fig. 2 erläutert, eine innere Spannungen oder Verzerrungen enthaltende Schicht 8, indem man z. n. die Hauptoberfläche der Waffel 10, in der die Emitterzonen 3 gebildet sind, in Gitterform ritzt oder kratzt. Die innere Spannungen enthaltende Schicht 8 ist so angebracht, daß sie die einzelnen Elemente voneiander trennt Das heißt, da, die Elektroden 5 und 6 für jedes Element von der innere Spannungen enthaltenden Schicht 8 umgeben sind.
Dann wird, wie Fig. 3 zeigt, ein korrosionsbeständiges Harz, z. Bo Apiezon-Wachs (Wz) angebracht, um auf der gesamten Hauptoberfläche, in der die innere Spannungen enthaltende Schicht 8 erzeugt ist, eine Schicht 9 zu bilden. Nachdem das Wachs aufgebracht ist, wird die Waffel 10 mit der Wachsschicht 9 in ein herkömmliches Ätzmittel, z. B. eine Mischung von HF, HNO3 und CH3COOH (im Verhältnis 1 s 2 t 1) fünf Minuten eingetaucht. Während dieser Ätzbehandlung wird die Waffel 10, da die Wachsschicht 9 und die Kollektorelektroden 7 als ätzbeständige Masken wirken, an solchen Stellen der Gegenoberfläche weggeätzt, wo keine Sollektorelektrode existiert. Wenn das Ätzmittel die innere Spannungen enthaltende Schicht 8 erreicht, steigt die Ätzgeschwindigkeit sehr stark an. So wird die Waffel in viele Teile geteilt, wie Fig. 3 zeigt.
Anschließend wird, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, die Wachsschicht 9 durch Auflösen entfernt, um die Trennung zu vollenden. Nach einem anderen Verfahren wird dagegen eine Waffel nur leicht einem Ätzverfahren unterworfen, um Nuten zu bilden, und dann gebogen, um sie längs der innere Spannungen enthaltenden Schicht in viele Teile zu zerbrechen. Dabei werden die Seitenflächen der getrennten Halbleiterunterlage nachher leicht wegeeätzt.
Wie die vorstehende Beschreibung ohne weiteres erkennen läßt, bringt die Erfindung verschiedene Vorteile.
(a) Da das Ätzschneiden von der Kollektorseite aus vorgenommen wird, werden schräggeschnittene Flächen an den Seiten des Kollektor-Basisüberganges gebildet. Es wird bestätigt, daß eine solche Schrägschnittfläche wirksam ist, die Gegendurchbruchspannung des Kollektor-Basisüberganges zu steigern und so für die elektrischen Eigen schaften eines Transistors vorteilhaft zu sein. Weiter läßt sich die Breite einer solchen geätzten Nut sehr ge ring halten, so daß eine Halbleiterwaffel mit sehr hohen Wirkungsgrad ausnutzbar ist. Besonders im Fall eines Transistors kann man die Fläche des Kollektors wirkungsvoll groß machen.
(b) Das Ritzen zum Trennen wird mit geringem Druck vorgenommen, so daß es nur einen geringen Grad von mechanischer Verspannung verursacht, wodurch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Behandlung zur Entfernung der niechanischen Verspannung erübrigt wird.
(c) Da die Kollektorelektroden notwendigenfalls als Ätzmaske verwendet werden können, ist eine besondere Maske überflüssig, und so sinkt die Zahl der Herstellungsschritte.
Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß sich die Erfindung grundsätzlich auf die Trennung Jeder Art von Halbleiterwaffel anwenden läßt und für die Herstellung eines Transistors mit einer NPN-N+ - oder PNP-P+ - Verunreinigungs verteilung zur Erzielung einer hohen Gegendurchbruchspannung besonders vorteilhaft ist0

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei dem man in einer ersten Hauptoberfläche einer Halbleiterwaffel (10) eine Mehrzahl isolierter Halbleiterzonen (3) erzeugt, die einen dem des angrenzenden Halbleiterwerkstoffes entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen, in einer der ersten Hauptoberflache gegenüberliegenden zweiten Hauptoberflache der Waffel eine Mehrzahl von isolierten leitenden Schichtell (7) erzeugt, die zu den isolierten Halbleiterzonen ausgerichtet angeordnet sind, und dann die Waffel in eine Mehrzahl von Blementen trennt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t t daß man innere Spannungen enthaltende Zonen (8) in der ersten Hauptoberfläche erzeugt, die die einzelnen isolierten Halbleiterzonen umgeben, mindestens die isolierten Halbleiterzonen mit korrosionsbeständigem Werkstoff (9) bedeckt und die so vorbereitete Waffel in ein Ätzmittel taucht, mit dem die freiliegenden Teile der Waffel mindestens soweit entfernt werden, bis von der zweiten Hauptoberfläche zu den innere Spannungen enthaltenden Zonen reichende Nuten gebildet sind.
2. Verfahren nach Aiisprucb 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Waffel (10) behandelt, indigo man eine Brstleitfähigkeitsverunreinigung in die erste Hauptoberfläche einer Halbleiterwaffel (10) eines Zweitleitfähigkeitstyps einführt und so darin eine Erstleitfähigkeitszone (2) erzeugt, in die man eine Zweitleitfähigkeitsverunreinigung einführt, ui die Mehrzahl von isolierten Halbleiterzonen (3) zu erzeugen.
30 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß leitende Elektroden (6, 5) an den isolierten Halbleiterzonen (3) und an den diese umgebenden Oberflächenteilen der Waffel (10) angebracht erden,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Schichten (7) und die leitenden Elektroden (6, 5) aus Blei-Zinn-Lötwerkstoff mit mindestens 80 % Blei bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß. das Ätzmittel Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure in einem Verhältnis von 1 . 2 ç 1 enthält.