Способ изготовления полупроводниковых структур

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при механическом утонении полупроводниковых структур при производстве полупроводниковых приборов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение выхода годных. Поставленная цель достигается тем, что при шлифовании нерабочей стороны на планарную сторону пластины наклеивают диск и кольцо, выполненные из одного материала, шлифуют их до выравнивания толщины. Затем наклеивают пластины планарной стороной на план и шлифуют непланарную сторону до требуемой толщины пластины. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, например, СВЧ- и КВЧ-диапазона, путем утонения полупроводниковых структур и возможности металлизации нерабочей стороны тонких структур. Известен способ изготовления тонких полупроводниковых структур путем их утонения химическим травлением нерабочей стороны. На рабочую сторону структур наносят защитное покрытие фоторезиста, структуру закрепляют на вакууммном столе и обрабатывают в травителе. Процесс травления нерабочей стороны при стационарном креплении пластины на вакуумном столе не обеспечивает достаточно высокой точности обработки. При получении структур толщиной 30-100 мкм увеличивается разброс толщины по структуре, а после снятия таких структур с вакуумного стола невозможно провести металлизацию нерабочей стороны, так как тонкие структуры теряют плоскую устойчивость. Известен способ изготовления тонких пластин путем их механического утонения. Пластины наклеивают на спутники, последние размещают на шлифовальном столе в гнездах кассеты, имеющей неподвижную ось вращения. Утонение пластин ведут с помощью абразивного состава при нагружении пластин и вращении шлифовального стола. Несмотря на возможность получения тонких структур путем их шлифования практически при склеивании со спутников тонкие структуры теряют плоскую устойчивость и "свертываются" в трубочку, из-за чего невозможно провести металлизацию нерабочей стороны. Прототипом изобретения является способ изготовления тонких полупроводниковых структур, при котором проводят наклейку структур на план, утонение пластин путем шлифования и травления нерабочей стороны, при этом разделение структур на отдельные кристаллы ведут скрайбированием до обработки нерабочей стороны. Шлифование и травление нерабочей стороны осуществляют до вскрытия разделительных канавок, полученных скрайбированием. Если скрайбирование или формирование разделительных канавок на рабочей стороне не проводить, а выполнять только утонение полупроводниковых структур, то невозможно сохранить плоское состояние сверхтонкой в 30-100 мкм пластины после отклейки от плана. Тем более нельзя осуществлять металлизацию нерабочей стороны структур. Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа и повышение выхода годных. Для возможности металлизации сверхтонких структур, сохранения механической прочности и точности обработки перед утонением структур на периферию рабочей стороны пластины наклеивают кольцевой держатель, при этом пластину на кольцевой держатель наклеивают клеем с температурой плавления Т₁, обеспечивающим жесткое неразъемное соединение пластины и кольцевого держателя при металлизации нерабочей стороны. Внутри кольцевого держателя на пластину наклеивают диск, используя клей с температурой плавления Т₂ < Т₁. Диск и кольцевой держатель выполняют из одного и того же материала, чтобы структуры при нагреве были подвержены минимальной подводке, в этом случае их дальнейшая обработка проводится с минимальными сколами и повреждениями обрабатываемой поверхности. Диаметр диска должен быть на 0,5-3,0 мм меньше внутреннего диаметра кольцевого держателя. При диаметре диска на 0,5 мм меньше внутреннего диаметра кольцевого держателя диск плотне не прилегает к структуре из-за наличия ступеньки клея между пластиной и кольцевым держателем и затруднения выдавливания клея из-под диска при его наклейке, что не обеспечивает качество обработки. При зазоре между диском и кольцевым держателем более 3,0 мм наблюдается растрескивание структур в свободной от диска и кольцевого держателя зоне, что снижает выход годных структур. После наклейки диска и кольцевого держателя на пластину их одновременно шлифуют до выравнивания поверхностей. Полученные поверхности кольцевых держателей и дисков являются базовыми при дальнейшей обработке. Это позволяет значительно упростить технологию, так как при наклейке кольцевых держателей и дисков не следует точно задаваться толщиной слоев применяемых клеев, а также осуществлять точную предварительную подготовку колец и дисков по толщине. Для утонения структур пластины совместно с кольцевыми держателями и дисками переклеивают на плане, используя клей с температурой плавления Т₃ ≅ Т₂. Это позволяет обеспечить жесткость сборки пластина-кольцевой держатель-диск и гарантирует высокую точность обработки при утонении структур. Таким образом, совместная подготовка указанной сборки дает возможность изготовить сверхтонкую структуру в 30 мкм и более с металлизацией нерабочей стороны при минимальной ее поводке и поломке. П р и м е р. Кремниевые пластины диаметром 60 мм толщиной 400 мкм с изготовленными на них эпитаксиальными структурами предварительно сортируют в группы по толщине с допуском 5-10 мкм. На структуры каждой группы наклеивают кольцевой держатель (кольцо) из кремния толщиной 0,55 мм. Наклейку выполняют клеем марки ЭДС-250, выдерживающим температуру Т₁=250^оС. Внутренний диаметр кольца выбирают равным 50 мм. Для изготовления кольца и диска используют бракованную кремниевую пластину диаметром 60 мм. Кольцо и диск вырезают с помощью штрипсового инструмента с двумя лезвиями с режущими кромками из алмазного порошка АСР 60/50. На структуру внутри кольца наносят слой клея марки КС-2 с температурой плавления Т₂=90^оС, для чего структуру с кольцом нагревают до указанной температуры. На клей устанавливают диск диаметром 44-49 мм. Структуры охлаждают под грузом, прижимая диск к структуре. Структуры наклеивают мастикой (смесь воска и канифоли с температурой плавления Т₃ = 60^оС) на планшайбу шлифовального станка, располагая кольца и диски сверху планшайбы, затем проводят их шлифование до выравнивания всех наклеенных на планшайбу колец и дисков по толщине. После получения базовой поверхности нагревают планшайбу с наклеенными на ней сборками (пластина-кольцо-диск) до температуры 60^оС и проводят переклейку сборок так, чтобы пластина со структурами, подлежащая утонению, была расположена сверху. Так как температуры Т₁ и Т₂ плавления клеев, которыми скреплены между собой пластины, кольцо и диск, превышают температуру Т₃ плавления воск-канифольной смеси, при переклейке кольцо и диск надежно удерживаются на пластине. Утонение пластин осуществляют путем их последовательного шлифования до толщины пластины 80 мкм. Затем сборки пластина-кольцо-диск отклеивают от планшайбы, закрепляют каждую из них во фторопластовой кассете и проводят химическое травление нерабочей стороны пластин на глубину до 40-50 мкм в смеси азотной и плавиковой кислот. После травления отклеивают диски и отмывают каждую пластину с кольцом от клея. Утоненная пластина со структурами на кольце в дальнейшем используется как единая сборка для проведения процессов металлизации нерабочей стороны и последующего разделения пластины на отдельные кристаллы с помощью алмазных отрезных кругов. Металлизацию нерабочей стороны выполняют путем напыления в вакууме слоев ванадия и меди, гальванического осаждения никеля и золота. Предложенный способ обеспечивает получение тонких полупроводниковых пластин со структурами толщиной 30-100 мкм с допуском и разбросом по толщине в пределах 3-8 мкм и выходом годных более 80%. Технико-экономическая эффективность способа заключается в возможности металлизации и повышении точности изготовления пластин со структурами толщиной до 30 мкм и увеличении выхода годных, что открывает новые перспективы для создания мощных приборов СВЧ и коротковолнового частотного диапазона. (56) Заявка Японии N 59-117219, кл. Н 01 L 21/304, 1984. Авторское свидетельство СССР N1034541, кл. Н 01 L 21/304, 1983. Экономический патент ГДР N 205290, кл. Н 01 L 21/302, 1983.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, включающий наклейку пластин на план, утонение пластин до заданной толщины путем обработки нерабочей стороны, разделение пластин на отдельные структуры, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и повышения выхода годных, перед наклейкой пластин на план на рабочей стороне пластины по ее периферии дополнительно жестко закрепляют кольцевой держатель, внутри которого наклеивают диск с зазором, и одновременно шлифуют торцевые поверхности кольцевого держателя и диска до их выравнивания, а перед разделением пластин удаляют диск путем его отклеивания и проводят металлизацию нерабочей стороны пластины, при этом диск выполняют из того же материала, что и кольцевой держатель, а клей для наклейки диска на пластину выбирают с температурой плавления, равной или большей температуры плавления клеев, используемых для наклейки пластин на план перед шлифованием кольцевого держателя и диска. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зазор между внутренним диаметром кольцевого держателя и диском выбирают 0,5 - 3,0 мм.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.05.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2001

Извещение опубликовано: 20.11.2001        

---