Brevet FR2044689A1 — publié le 19710226

L'invention concerne un procédé perfectionné pour subdiviser une plaquette de semi-conducteur en pastilles séparées. La technique de fabrication des composants semi-conducteurs a dû faire face à des problèmes nombreux en rapport avec la subdivi-5 sion de plaquettes de semi-conducteurs en pastilles individuelles. Jusqu'à présent, le procédé de subdivision le plus couramment employé consistait à fixer temporairement une plaquette, au moyen d'une cire adhésive, sur une mince plaque de support en métal souple, par des techniques bien connues de l'homme de l'art. 10 Une fois que la plaquette fixée sur sa plaque-support avait été mise en place, on faisait passer une pointe à tracer en diamant à travers des couloirs de traçage prédéterminés sur la plaquette, afin de former un certain nombre de figures rectangulaires à la surface supérieure de la plaquette. La plaquette munie de ces lignes 15 de traçage était ensuite fléchie sur un organe de support courbe, de telle sorte qu'elle prenait une forme cintrée et se rompait le long des couloirs de traçage. Après quoi, la plaquette était placée dans un bain de solvant pour dissoudre la cire et détacher les pastilles individuelles de la plaque-support «, 20 Les inconvénients majeurs du procédé de traçage sur plaque- support sont les suivants : 1) la plaquette doit être fixée sur la plaque-support; 2) la cire est souvent difficile à éliminer;* 3) les pastilles subdivisées sont difficiles à trier et'à emmagasiner; et 4) la plaquette se brise souvent en segments composés de plus d'une 25 pastille, et non en pastilles individuelles comme on le désire. Tous ces inconvénients se traduisent par une moindre fiabilité des composants et élèvent les frais de fabrication. Pour remédier à ces inconvénients, en bref, selon l'une des caractéristiques de l'invention, des empreintes sont gravées sur 30 une surface choisie d'une plaquette de semi-conducteur, le long de couloirs de traçage prédéterminés, ce qui c-rée des lieux de rupture au-dessous des empreintes. La plaquette est ensuite placée sur un tampon de matière élastique. L'une des faces est alors recouverte d'une feuille mince et homogène en un matériau souple susceptible 35 d'adhérer directement à la plaquette et servant de porte-pastilles temporaire. Puis une charge de compression est appliquée le long des empreintes gravées par la mise en mouvement d'un organe de compression par rapport à la surface recouverte de la plaquette, ce qui a pour effet de fracturer celle-ci en pastilles individuelles 40 qui adhèrent séparément à la feuille souple, pratiquement dans la 70 06019 2 20M689 même position qu'elles occupaient dans la plaquette-mère avant la fracture de celle-ci. On comprendra l'invention en se référant à la description détaillée suivante, considérée en liaison avec le dessin. 5 La figo 1 est une vue supérieure d'une partie d'une plaquette de semi-conducteur à laquelle l'invention est particulièrement applicable} la fig. 2 montre en perspective, à échelle agrandie, une partie de la plaquette de semi-conducteur représentée sur la fig. 1 ; 10 la fig. 3 montre schématiquement un dispositif utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention; la fig. 4, enfin, montre, en perspective éclatée, une partie du dispositif représenté sur la fig. 3. Sur les fig. 1 et 2, une partie d'une plaquette de semi-conduc-.15 teur 50 est visible par le haut., Des composants semi-conducteurs individuels 80 sont formés dans la plaquette par des techniques de diffusion et de masquage bien connues de l'homme de l'arto Ces composants 80 peuvent être par exemple des diodes, des transistors, des thyristors, des éléments de circuit intégré ou toute combinai-20 son de ces dispositifs. Dans l'exemple représenté sur les fig. 1 et 2, les composants 80 sont des diodes à jonction p-n, chacune d'entre elles comprenant une région anodique 80a de type p, formée dans un substrat cathodique 80b de type n, ce qui donne lieu à une jonction p-n 80ç_o Le substrat 80b peut être en un quelconque matériau 25 semi-conducteur classique, mais de préférence en silicium. Bien qu'elles n'aient pas été représentées sur la plaquette 50, il est bien entendu que certaines ou toutes les couches isolantes normales de recouvrement des jonctions et de protection, ainsi que les électrodes de contact, dont la. structure et la fonction sont bien connues 30 de l'homme de l'art, peuvent être présentes sur la surface de la plaquette sans nuire à la mise en oeuvre de l'invention,, A et B sur la fig. 1 définissent des couloirs de traçage qui sont formés sur la plaquette 50 par des techniques bien connues de l'homme de l'art et servent de lignes de guidage pendant l'opération 35 de traçage. Les empreintes gravées '10 et 20 sur les fig. 1 et 2 représentent les dépressions (sans enlèvement de matériau semi-conducteur) pratiquées respectivement dans les couloirs de traçage A et B sur la plaquette 50. La formation de ces creux affaiblit struc-turellement la plaquette le long de plans prédéterminés au-dessous 40 des empreintes 10 et 20 lors de l'opération de traçage. Ces plans 70 06019 3 2044689 seront ci-après appelés des lieux de rupture. En général, les couloirs de traçage sont revêtus d'une couche isolante de protection qui peut être par exemple en bioxyde de silicium et/ou en nitrure de silicium, lorsqu'une telle couche est présente, les creux 10 et 5 20 y sont formés. Il est "bien entendu qu'il existe d'autres procédés pour affaiblir structurellement la plaquette à l'égard des" force;? de compression le long de ces plans prédéterminés, par exemple le sciage, le sablage, etc„, qui peuvent être appliqués pour la mise en oeuvre de l'invention. Il est d'autre part bien entendu que 10 le nombre et la forme des empreintes tracées et la forme géométrique des pastilles résultantes que délimitent ces empreintes peuvent s'écarter du modèle en grille rectiligne qui a été représenté à titre d'exemple. la vue perspective de la plaquette 50 sur la fig. 2 illustre 15 l'emplacement approximatif des lieux de rupture, indiqués par les lignes discontinues 30 et 40. Il y a également lieu de noter que les composants semi-conducteurs 80 sont entourés de tous côtés par les empreintes gravées 10 et 20„ Un procédé utilisable avantageusement pour fracturer la pla-20 quette 12 le long des lieux de rupture est illustré schématiquement sur la fig. 3. Un tampon 11, en un matériau élastique tel que le caoutchouc silicone, le caoutchouc uréthane, le caoutchouc naturel • ou similaire, sert de socle. Le tampon 11 a pour-double rôle de maintenir la plaquette 12 et d'amortir les efforts de corapression 25 excessifs qui peuvent être appliqués à la plaquette. La dureté de cette matière élastique sera comprise opportunément dans la gamme de 20 à 85 unités durométriques et, de préférence, entre 60 et 70 unités durométriques. La plaquette de semi-conducteur 12, qui comporte une première 30 et une seconde faces principales opposées, dont l'une a été gravée selon ce qui est représenté sur les fig. 1 et 2, est recouverte, sur l'une au moins de ses faces principales, par une feuille mince 13 d'une matière souple, à structure homogène. La matière souple est choisie de telle sorte qu'elle adhère directement à la surface 35 du matériau semi-conducteur sans l'interposition d'un adhésif séparé ou d'un activateur de surface. De préférence, la matière est choisie de telle sorte qu'elle adhère au contact, bien que l'on puisse utiliser des matières qui adhèrent directement sous l'effet de la compression, ce qui est toutefois moins souhaitable.- Parmi 40 les matières appropriées, on peut citer à titre d'exemple le 06019 4 2044689 chlorure de polyvinylidène, le polyéthylène et le fluorure de polyvinylidène. De préférence, la matière souple doit aussi être transparente pour faciliter l'observation de la plaquette subdivisée recouverte par cette matière souple et c'est la raison pour laquelle 5 le chlorure de polyvinylidène est particulièrement applicable à l'invention. On notera que, pour certaines applications, la plaquette 12 peut être placée dans un sac à paroi mince de matière souple 13, ce qui permet 1*emmagasinement des pastilles. La plaquette 12 recouverte est alors placée sur le tampon 11, sa face recouverte 10 étant de préférence dirigée vers le haut. On notera aussi qu'afin de réduire à un minimum le degré d1écaillement du bord de la pastille il est préférable, mais non indispensable, de placer la face gravée de la plaquette 12 au contact du tampon 11. Un organe approprié de compression 5 est alors mis en mouve-15 ment par rapport à la plaquette 12, exerçant ainsi, en coopération avec le tampon (lequel peut être supporté à son tour par une surface rigide, non représentée), une charge de compression pour fracturer la plaquette 12 le long des plans 30 et 40 d'affaiblissement structurel. De préférence, l'organe de compression 5 est constitué 20 de deux rouleaux 5a et 5b qui peuvent avoir le même diamètre ou des diamètres différents6 Un seul rouleau peut être aussi utilisé. On peut évidemment envisager d'utiliser d'autres types et d'autres formes d'organes de compression, capables d'exercer une force de compression. En outre, la force de compression voulue peut être ap-25 'pliquée en une seule fois ou en une série d'applications. Un disque 14, en un matériau malléable non adhésif tel que le téréphtalate de polyéthylène, des polyesters acryliques, l'alcoylate d'acétate de cellulose, etc.,, peut être placé entre la plaquette 12 recouverte et le rouleau inférieur 5b pour empêcher la feuille mince 13 de 30 coller au rouleau 5b au cas où cela pourrait se produire. Selon une autre disposition, l'organe utilisé pour appliquer la compression peut être formé ou revêtu d'un matériau non adhésif. Typiquement, le matériau malléable a une dureté de 75 à 95 unités durométriques et, de préférence, de 87 à 93 unités durométriques environ. Là en-35 core, pour faciliter l'opération, il est préférable mais non indispensable que le disque 14 soit transparent et, par suite, l'utilisation du téréphtalate de polyéthylène est particulièrement à conseiller. Cette dernière disposition est nettement visible sur la fig. 4 qui est une vue éclatée montrant le tampon 11, la plaquette de se-40 mi-conducteur 12 subdivisée, la feuille mince 13 et le disque 14o 70 06019 5 2044689 la fig. 3 montre également ce qui arrive à la plaquette 12 gravée lorsque les rouleaux 5a et 5b sont mis en mouvement par rapport à la surface recouverte. En se déplaçant de droite à gauche, tandis que les rouleaux 5a et 5b passent sur le disque 14, la pla-5 quette 12 gravée est enfoncée dans le tampon 11, ce qui crée des efforts de compression dans la région des lieux de rupture 30a déterminés par les empreintes tracées 20; il en résulte une fracture de la plaquette le long des couloirs de traçage Bs On notera que, les rouleaux 5a et 5b continuant leur mouvement à travers le reste 10 de la plaquette 12 gravée, les autres empreintes tracées 20 et les autres lieux de rupture 30 subiront les mêmes effets. A la fin de la fracture des couloirs de traçage B, on peut faire tourner le tampon 11 et la plaquette 12 d'un angle compris entre 5 et 90°, mais généralement de l'ordre de 90°. La charge de 15 compression est de nouveau appliquée comme décrit ci-dessus, afin de fracturer la plaquette le long des couloirs de traçage A. A ce moment, la plaquette 12 est complètement subdivisés en pastilles isolées qui adhèrent individuellement à la feuille mince 13, dans la même position relative qu'elles occupaient avant le sectionne-20 ment. Dans d'autres cas, la plaquette peut être subdivisée en tout nombre voulu d'éléments comprenant plus d'une pastille, en modifiant la place des empreintes tracéeso On peut également envisager de ne pas faire tourner la plaquette 12 et, à la-place, d'appliquer la force de compression dans une direction angulaire différente8 25 En résumé, ce procédé de subdivision d'une plaquette de semi conducteur est applicable à toutes les formes et dimensions de pastilles sur la base des procédures décrites ci-dessus dans l'essentiel, avec seulement quelques modifications, comme mentionné précédemment o 06019 6 2044689 REVENDICATIONS 1 - Procédé de subdivision d'une plaquette d'un matériau semiconducteur de silicium comportant une première et une seconde faces principales, caractérisé par les opérations consistant : à former 5 au moins une série d'empreintes tracées sur une face choisie de la plaquette, le long de couloirs de traçage prédéterminés, en déplaçant un outil traceur par rapport à la plaquette, ce qui produit des lieux de rupture au-dessous des empreintes; à faire adhérer au moins une face principale de la plaquette à une feuille homogène de 10 matière soupler capable d'adhérer directement au matériau semi-conducteur et servant de porte-pastilles temporaire; à placer la plaquette sur un tampon de matière élastique; et à imprimer à un organe de compression un mouvement par rapport à ladite face principale choisie, au-dessus des empreintes et du tampon coopérant, pour sec-15 tionner la plaquette le long des lieux de rupture et la subdiviser en pastilles séparées qui adhèrent individuellement à la feuille dans la même position relative qu'elles occupaient avant le sectionnement o 2 - Procédé de subdivision d'une plaquette selon la revendica-20 tion 1, caractérisé par le fait que l'opération consistant à placer la plaquette sur un tampon implique l'utilisation d'une matière élastique qui présente une dureté comprise entre 20 et 85 unités durométriques» ■ 3 - Procédé de subdivision d'une plaquette selon la revendica-25 tion 1, caractérisé par le fait qu'un disque en un matériau malléable, présentant une dureté comprise entre 75 et 95 unités durométriques, est placé entre l'organe de compression et le matériau soupleo 4 - Procédé de subdivision d'une plaquette selon la revendica-30 tion 1, caractérisé par le fait que l'opération consistant à faire adhérer la plaquette est réalisée en utilisant pour la feuille une matière souple composée d'au moins une matière choisie dans le groupe formé par le chlorure de polyvinylidène, le polyéthylène et le fluorure de polyvinylidène„ 35 5 - Procédé de subdivision'd'une plaquette selon la revendica tion 1, caractérisé par le fait que le disque de matière malléable est composé d'au moins une matière choisie dans un groupe constitué par le téréphtalate de polyéthylène, des polyesters acryliques et l'alcoylate d'acétate de cellulose„ 40 6 - Procédé de subdivision d'une plaquette selon la revendica 70 06019 7 2044689 tion 1, caractérisé par le fait que l'opération consistant à faire adhérer la plaquette est réalisée en utilisant pour la feuille une matière souple qui est transparente„ 7 - Procédé de subdivision d'une plaquette selon la revendica-5 tion 1, caractérisé par le fait que la face choisie de la plaquette qui présente au moins une série d'empreintes tracées est placée au contact du tampon élastique»