Brevet FR2038128A1 — publié le 19710108

L'invention est relative aux dispositifs semiconducteurs ; et elle concerne, plus particulièrement, un procédé'perfectionné pour subdiviser une lamelle semiconductrice en pastilles individuelles-la technique des semiconducteurs a été compliquée par de nom-5 breux problèmes concernant la subdivision de lamelles semiconduc-trices en pastilles individuelles» la méthode de subdivision classique la plus communément utilisée consiste à fixer une lamelle, en utilisant une cire, sur une pièce d'épaisseur par mise en oeuvre de modes opératoires bien connus des spécialistes- Une -telle pièce 10 d'épaisseur servant de support est typiquement une mince plaque métallique flexible, de forme rectangulaire. Une fois la lamelle mise en place sur son support, on trace avec une pointe en diamant des passages selon un dessin prédéterminé pour former plusieurs ébauches de pastilles rectangulaires sur 15 la surface supérieure de la lamelle* La lamelle ainsi marquée est ensuite fléchie sur un support courbé de façon à subdiviser la lamelle en pastilles le long des passages de la pointe à tracer. La lamelle subdivisée est ensuite placée dans un bain soumis à l'action d'ultra-sons pour dissoudre la cire fixant les pastilles au sup-20 port afin d'en détacher les pastilles individuelles- Ce mode opératoire a un certain nombre d'inconvénients qui en limitent sérieusement les possibilités- D'abord, une fois que les pastilles sont détachées du support, elles perdent leur orientation initiale dans la lamelle dont elles sont issues- En deuxième lieu, 25 les bords* des pastilles, le long des lignes de traçage ayant servi d'amorces de rupture, sont extrêmement déchiquetés- Enfin, les pastilles ne sont pas facilement détachées du support une à la fois parce qu'elles ne sont pas espacées assez loin l'une de l'autre. Un but de l'invention est donc de réaliser un procédé simpli-30 fié, perfectionné et moins coûteux pour subdiviser une lamelle " semi-conductrice en pastilles pouvant être détachées individuellement facilement sans perturber la position ou orientation initiale d'une pastille quelconque dans la plaquette ou lamelle dont elle est issue- 35 Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé perfec tionné pour subdiviser une lamelle semiconductrice en pastilles individuelles de façon telle que les pastilles puissent être détachées individuellement de la lamelle dont elles sont issues. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un procédé 40 perfectionné pour subdiviser une lamelle semiconductrice en pastil— 70 11770 2 2038128 les individuelles ayant des parois latérales relativement lisses, légèrement en pente. ; . ; Ces buts de l'invention et d1 autres,-encore apparaîtront à la lecture du.complément de description qui suit et à l'examen des 5 dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins concernent différents modes de réalisation, de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. • . - La fig. 1, de ces dessins, montre en plan et à une échelle 10 agrandie une portion d'une lamelle semi-conductrice, après traçage, à laquelle l'invention est particulièrement applicable. La fig- 2 montre en coupe un montage contenant la lamelle semi-conductrice tracée de la fig. 1 à un stade intermédiaire de traitement. 15 La fig. 2A montre, en perspective et en vue éclatée, l'agence ment représenté fig. 2. La fig. 3 montre en perspective la lamelle semiconductrice tracée représentée fig. 1, conjointement avec un appareillage utilisa- * ble en vue de la mise en oeuvre de l'invention.. 20 La fig. 4 montre en perspective la lamelle semiconductrice tra cée et subdivisée représentée fig. 3, avec encore un autre appareillage utilisable en vue de la mise en oeuvre de l'invention. La fig. 4A montre en perspective et à une échelle agrandie la lamelle semiconductrice ..tracée et subdivisée représentée fig. 4-25 La fig. 5 montre en coupe verticale un dispositif utilisable en vue de la mise en oeuvre de l'opération élémentaire finale du procédé faisant l'objet de l'invention. - La .fig. 5A, enfin, montre en perspective et à une,échelle a-grandie la.lamelle semiconductrice tracée et subdivisée représentée 30 .fig. 5 après la mise en oeuvre complètement terminée du procédé selon l'invention. En résumé, les buts sus-mentionnés sont atteints en plaçant u-ne lamelle semiconductrice sur un organe-support. On trace des marques sur une surface choisie de la__ lamelle le long de passages 35 de traçage prédéterminés.afin de produire des zones de fractures .sous les marques» La lamelle tracée est ensuite montée sur une plaque, la face tracée en-dessous. Ensuite, une contrainte est imposée, le long- des marques tracées, en déplaçant un organe compresseur au travers de la face non-tracée de la lamelle afin de subdi-40 viser la lamelle par ..fracture en pastilles individuelles. Ces pas 70 11770 3 2038128 tilles restent fixées à la plaque essentiellement dans la même position que celle qu'elles occupaient avant la subdivision de la lamelle- La lamelle subdivisée, pendant qu'elle est encore fixée à la plaque, est alors fléchie autour d'un mandrin de façon telle que 5 des fractures entre pastilles voisines soient ouvertes en forme de rainure à profil en V. La lamelle subdivisée est ensuite plongée dans une solution d'attaque pour agrandir les rainures et rendre lisses les parois latérales des pastilles- On a représenté fig- 1 une vue en plan de dessus d'une, portion 10 d'une lamelle semiconductrice 8. Dans cette lamelle ont été formés, par mise en oeuvre de techniques de diffusion et de masquage bien connues des spécialistes, des dispositifs semiconducteurs individuels 80. Ces dispositifs 80 peuvent être, par exemple, des diodes, des transistors, des thyristors, des dispositifs à circuits inté-15 grés ou toute combinaison de ceS dispositifs. Les dispositifs représentés en 80 fig. 1 sont des diodes à jonction PU" comprenant chacune une région anodique 80a de type P qui est formée dans un substrat cathodique 80b de type H, en établissant ainsi une jonction 80c de type PIT. Le substrat 80b peut être réalisé en n'importe 20 quelle matière semiconductrice classique, mais est de préférence en silicium. Bien qu'on n'en ait pas représenté sur la lamelle 8, il ne faut pas perdre de vue que certaines ou toutes les électrodes de contacrt avec les jonctions dont la composition et la fonction sont bien connues des spécialistes peuvent être présentes sur la surface 25 de la lamelle sur laquelle l'invention est mise en oeuvre- t A et B sur la fig- 1 désignent les passages tracés formés sur la lamelle 8 par des techniques bien connues des spécialistes et servent de lignes de guidage au cours.de l'opération de traçage. Les marques de traçage 10 et 20 (fig. 1) représentent les dépressi-50 ons (sans enlèvement de matière semiconductrice) établies dans les passages de traçage A et B respectivement de la lamelle 8. La formation de(ces dépressions affaiblit structuralement la lamelle le long de plans prédéterminés sous 10 et 20 au cours de l'opération de traçage- De tels plans sont ci-après aussi dénommés zones de 55 fracture- Généralement, les passages de traçage sont surfacés avec une couche protectrice isolante qui peut être, par exemple, en bioxyde de silicium et/ou en nitrure de silicium- Quand elles sont présentes, ces dépressions 10 et 20 sont formées dans une telle couche. Il ne faut pas perdre de vue que l'on peut utiliser, en 40 vue de la mise en oeuvre de l'invention, d'autres méthodes pour af 70 11770 2Ô38128 faiblir structuralement la lamelle à la compression le long de ces plans prédéterminés, méthodes telles que sciage, sablage, etc. Il faut encore se rendre compte du fait que le nombre ainsi que la cort-figuration des marques de traçage utilisées et les formes des pas-5 tilles résultantes qu'elles constituent peuvent être modifiés en s1 écartant du dessin en grilles rectilignes représenté à titre d'exemple- La lamelle 8, ayant une première et une deuxième surfaces principales opposées, dont une a été tracée comme le montre la fig- 1, 10 est montée sur une plaque en plaçant la face tracée de la lamelle au contact de la surface de ladite plaque- Se reportant plus particulièrement aux fig. 2 et 2A, une plaque flexible 6 qui peut être, par exemple, en caoutchouc de silicone est d'abord recouverte sur au moins une de ses surfaces principales avec une couche 5 d'un 15 adhésif élastique et résistant à l'attaque qui peut être, par exemple, une cire "Apiezon" plastifiée à la vaseline. Une formule convenable d'un tel adhésif est de 2 parties en poids (p. en p.) de vaseline, 2p. en p- de xylène et 8 p. en-p. de cire "Apiezon". Un cadre convenable 2 ayant un fond démontable constitué par une pla-20 que 7 en verre sert ensuite à maintenir la plaque revêtue avec la couche adhésive 5 face en dessus^ïa ^^i^%nsui^^swée avec sa face tracée au contact de la couche adhésive 5- Si la face principale opposée ou non-tracée de la lamelle 8 est- superficiellement revêtue d'un métal autre que le silicium, elle est aussi re-25 couverte d'un revêtement protecteur adéquat pour la protéger au cours de l'opération (ou des opérations) d'attaque ultérieure(s)• Il peut être désirable, par exemple, de déposer ou attacher des contacts ohmiques sur la lamelle avant le commencement de l'opération de subdivision- Une mince feuille d'une matière absorbante 4, 30 telle que du papier-filtre, est ensuite placée sur le dessus de la surface non-tracée de la lamelle 8. Quelques gouttes d'un diélectrique visqueux tel que de l'éthylène glycol sont ensuite déposées sur le papier 4 pour maintenir la lamelle 8 en place et empêcher quoi que ce soit de coller à la lamelle au cours des opérations ul-35 térieures de traitement. Une plaque supérieure 3 en verre est ensuite placée sur la face supérieure du papier 4, afin de former un sandwich en verre 1A autour de la lamelle 8 pour faciliter le noya-ge, de la lamelle 8 tracée, dans la couche adhésive. L'ensemble complet représenté fig. 2 est ensuite chauffé jus-40 qu'à une température suffisante pour que la couche adhésive 5 cora- 70 11770 5 2038128 men.ce à se ramollir. Pendant que le montage est encore chaud, on applique un poids sur le dessus de la plaque de verre 3 pour maintenir le sandwich 1A aplati et aussi pour maintenir la lamelle 8 noyée au moins en partie dans la couche de cire 5- L'ensemble y 5 compris le poids est ensuite refroidi jusqu'àla température ambiante ordinaire- On enlève alors les plaques de verre 3 et 7, puis le papier absorbant 4- La lamelle 8 tracée et montée est désormais prête à être subdivisée par fracture. Il convient, bien entendu, dë ne pas perdre de vue que l'on peut recourir à d'autres moyens 10 adéquats pour monter la lamelle,, à la seule condition que la lamelle soit fixée et protégée dans les conditions sus-spécifiées- La fig- 3 montre un agencement adéquat permettant d'appliquer • - une contrainte pour provoquer une subdivision cLe la lamelle 8 le long des lignes de traçage 10 et 20. La plaqué flexible 6 ayant la 15 face tracée de la lamelle 8 fixée à sa surface supérieure par la couche de cire 5 est placée sur une natte flexible 13 qui repose elle-même sur une plaque métallique 12. Une tige 14 pratiquement rigide qui peut être, par exemple, une tige métallique est ensuite dépecée au travers de la surface non-tracée de la lamelle 8. Gomme 20 le montre la fig- 3, on fait rouler "la tige de-gauche à droite au travers de la surface de là lamelle - Des fractures 20a se forment le long dés lignes de traçage 20"sur la zone couverte par la tige-Une fois que' des fractures 20a sont produites le: long de toutes les lignes de traçage 20, on déplace la tige au traders de la lamelle 25 perpendiculairement à sa première direction de déplacement afin de fracturer "la lamelle le long des lignes de traçage 10. Ainsi, la lamelle se trouve subdivisée en pastilles sans que soient perturbée ni la position, hi l'orientation d'une pastille quelconque dans la -lamelle- - '• • 30 II ne faut bien entendu pas perdre de vue que 1ron peut utili ser d'autres types et formés d'organes compresseurs capable d'exercer sur la lamelle un effort7de compression- Bn outre, l'effet de compression désiré peut être appliqué en une seule fois ou au cours d'une série d'applications- ' ' 35 La lamelle 8, après la fin dé la subdivision'complète, est fi- ' xée à une surface courbée adéquate telle que la portion de cylindre • d'un mandrin 30 comme le montre la fig. 5- De cette manière, le support flexible 6 est fléchi de façon à-former des rainures en forme d'entailles entre les pastilles voisihes par exposition à nu 40 des parois latérales des pastilles se faisant face-' H 70 11770 6 2038128 - Pour-ouvrir les deux séries de lignes de fracture 10 et 20 et . leur donner la forme de rainures à profil en V au cours d'une seule .opération de flexion, la lamelle est orientée sur le mandrin 30 de façon telle que les lignes- 10 et 20 fassent un angle aigu, de pré-5 férence égal à environ 45°, avec l'axe vertical du mandrin 30. Cette action de flexion sépare les pastilles subdivisées .à partir de leurs voisines tout autour de leur bord périphérique• -L'effet de cette opération de flexion est représenté fig- 4A. : II- convient de remarquer que les fractures 10a et 20a sont désormais en forme de 0 de rainure (de préférence à profil en V) et ont une section transversale décroissante entre les parois latérales, disposées face à face, de pastilles voisines* Une poignée 31 est attachée au cylindre 32. Bien entendu, il ne faut pas perdre de vue que l'on peut aussi utiliser d'autres types et formes de surfaces .courbées capa-15 bles d'exercer une action de flexion. Les lignes de .traçage peuvent aussi être parallèles à l'axe du mandrin, mais dans ce cas il est nécessaire de prévoir une opération de flexion en deux temps afin de séparer les pastilles d'abord dans une direction, puis dans 1'autre• 20 La lamelle tracée, montée et fléchie est désormais prête à subir l'attaque. Afin de maintenir la forme en V désirée du profil des rainures 10a et 20a après la cessation de l'application de la force de flexion, on utilise un dispositif de fixation pour attaque tel que représenté en 40 fig. 5- Un récipient 36 est d'abord empli 25 de morceaux de glace 35, après quoi on place dans ce bain de glace un récipient 34 résistant à l'attaque qui est ensuite lui-même empli d'une solution classique 33 pour l'attaque du silicium. La glace 35 sert à empêcher la température de réaction de la solution d'attaque 33 de dépasser la température de ramollissement de la 30 couche de cire. Le mandrin 30 et la lamelle 8 sont ensuite plongés dans la solution d'attaque 33 pendant un laps de temps d'une durée suffisante (dépendant de la solution d'attaque utilisée) pour former d'une manière permanente les rainures à profil en V séparant les pastilles 80. La lamelle subdivisée 8, après la fin de l'opé-35 ration d'attaque décrite ci-dessus et après qu'elle a été détachée du mandrin 30,. est représentée sur la fig. 5A. Par conséquent, en plaçant le réactif d'attaque en contact avec les rainures établies entre les pastilles, on a attaqué les parois latérales, ce qui a pour effet d'arrondir les bords, de diminuer les aspérités et d'ac-40 croître l'intervalle séparant des pastilles voisines (de préférence 70 11770 7 2038128 jusqu'à une dimension transversale minimum de 0,05 mm à hauteur de la face principale de la lamelle adjacente au substrat). Il convient de noter que les parois latérales inclinées des pastilles 80 sont, après l'attaque, relativement lisses et forment des rainures 5 10b et 20b à profil en V, en dépit du fait que la plaque flexible 6 a alors repris sa forme plane initiale- Les pastilles 80 constituent désormais des ilôts séparés fixés dans la couche de cire 5 exactement dans le même emplacement et dans la même orientation que dans la lamelle avant la formation des lignes initiales 10 et 20 de 10 subdivision. Gomme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en 15 embrasse, au contraire, toutes les variantes- 70 11770 a 2038128 Revendic ations 1. Procédé pour subdiviser une lamelle en matière semiconductrice, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à fixer la lamelle à un support capable de fléchir ; à subdiviser la lamelle 5 en pastilles individuelles voisines sans perturber la position relative ni l'orientation relative desdites pastilles dans la lamelle ; à fléchir la lamelle et le support pour former des rainures à section transversale décroissante entre les parois latérales, se faisant face, de pastilles voisines ; à introduire dans les rainures 10 un agent d'attaque de la matière semiconductrice afin d'élargir les rainures et d'accroître l'angle d'inclinaison de leur section transversale ; à enlever le réactif d'attaque, et à supprimer la flexion de la lamelle. 2. Procédé pour accroître l'espacement entre parois latérales 15 se faisant face de pastilles voisines subdivisées constituant des portions utilisables d'une lamelle de matière semiconductrice ayant une de ses faces principales fixées à un support flexible sans perturber l'orientation relative de telles pastilles dans la lamelle, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentielle-20 ment : à fléchir le support pour former des rainures à profil en V dont la section transversale est décroissante entre les parois la~~ téralesj se faisant face,, de pastilles voisines ; à placer dans les-dites rainures un agent d'attaque de ladite matière semiconductrice afin d'attaquer les parois latérales exposées à nu des pastilles et 25 d'agrandir ainsi la section transversale desdites rainures ; et, enfin, à supprimer la flexion du support- 3° Procédé pour subdiviser en pastilles individuelles une lamelle semiconductrice formant plusieurs dispositifs semiconducteurs séparés les uns des autres par des passages de traçage dans lesquels 30 sont des lignes de traçage, lequel procédé est caractérisé en ce qu* il consiste essentiellement : à attacher ladite lamelle tracée, face tracée en dessous, à une couche adhésive élastique,et résistante à un agent d'attaque, couvrant au moins une surface principale d'un support flexible ; à déplacer la lamelle par rapport à un organe de 35 compression afin de fracturer la lamelle en pastilles individuelles qui se trouvent encore fixées à la couche adhésive ; à fléchir la lamelle autour d'une surface courbée de façon que les lignes tracées fracturées fassent un angle d'environ 45° par rapport à l'axe de courbure de la surface courbée afin d'écarter les pastilles les unes 40 des autres et de former entre elles des rainures à profil en T ; à 70 11770 2038128 plonger la lamelle subdivisée, "fixée à ladite surface courbée, dans un agent d'attaque du silicium se trouvant dans le commerce afin de former d'une manière permanente les rainures à profil en V tout autour de la périphérie de chacune des pastilles individuelles et d' 5 en diminuer les aspérités ; et "à supprimer la flexion du support- 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise, pour constituer la couche élastique et résistante à l'agent d'attaque, une cire adhésive élastique- 5- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' 10 'on fixe la lamelle au support par une cire adhésive élastique- 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on réfrigère ladite lamelle au cours de son attaque- . 7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on réalise la subdivision en traçant et brisant ladite lamelle. 15 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on fléchit ladite lamelle autour d'un axe de courbure avec lequel lesditès rainures font un angle aigu d'environ 45°. 9- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on élargit lesdites rainures suffisamment pour qu'elles aient une 20 dimension transversale minimum de 0,05 mm au niveau de la face principale de ladité lamelle adjacente audit support.