Brevet FR2100997A1 — publié le 19720331

i. 2100997 La présente invention se rapporte à des procédés pour la découpe de dispositifs serai-conducteurs et, plus particulièrement, elle concerne un procédé pour l'obtention de dispositifs semiconducteurs actifs et protégés, par découpe au moyen d'une opéra-5 tion de sillonnage d'une plaquette de matériau semi-conducteur ayant subi les cycles de traitement destinés à fournir des dispositifs élémentaires actifs. Dans la technique actuelle, un des nombreux procédés connus utilisé pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs consis--10 te à découper une plaquette en dispositifs élémentaires, laquelle plaquette ayant subi préalablement au découpage les cycles de traitement destinés à créer des dispositifs actifs. Un des procédés connus, utilisé pour la découpe de la plaquette consiste à recouvrir celle-ci d'un masque de protection 15 constitué par un revêtement insensible aux agents chimiques utilisés pour attaquer le matériau serai-conducteur de la plaquette, ce revêtement étant distribué par exemple au moyen d'une grille, de manière à recouvrir seulement les emplacements des dispositifs serai-conducteurs désirés, c'est-à-dire en laissant entre ces derniers 20 des intervalles découverts, qui seront seuls attaqués par lesdits agents chimiques en formant ainsi des rainures qui sépareront les uns des autres les dispositifs serai-conducteurs élémentaires obtenus. Ces dispositifs ainsi découpés sont ensuite nettoyés puis soudés sur un support. Après cela, on soumet chaque dispositif mu-25 ni de son support à des opérations de nettoyage, puis on l'enrobe d'un produit protecteur destiné à protéger la ou les jonctions, et enfin on vérifie ses caractéristiques électriques avant de l'enfermer dans un boitier étanche. Bien que très utilisé dans la technique, ce procédé connu 30 présente l'inconvénient majeur de ne permettre la vérification des caractéristiques électriques des dispositifs semi-conducteurs obtenus qu'après que chacun de ceux-ci ait été soudé sur an support et protégé, ce qui, on le conçoit augmente le prix de revient des dispositifs et diminue le rendement, puisque de toute maniéré, tous 35 les dispositifs qu'ils soient reconnus valables ou défectueux ont subi les opérations de soudure et de protection. En conséquence, c'est m des principaux objets de la présente invention d'éliminer cet inconvénient majeur en permettant la vérification des caractéristiques électriques de chaeun des dispositifs 40 semi-conducteurs actifs et protégés obtenus, avant sa soudure sur 70 28767 2100997 un support, et d'économiser ainsi le temps de soudure, ainsi que le coût de celle-ci et du support correspondant & chaque dispositif semi-conducteur reconnu défectueux, et par-là même de diminuer le coût des séries de dispositifs traités. 5 Un objet de la présente invention est de fournir un procédé de découpage de dispositifs semi-conducteurs à partir d'une plaquette, qui permette de réaliser d'une part le décapage en groupe et d'autre part la protection en groupe des dispositifs élémentaires obtenus, ainsi que de tester électriquement ceux-ci du fait 10 qu'ils sont isolés électriquement les uns des autres et protégés. Pour atteindre ces objets et selon la présente invention, on dépose une couche de métal support sur une face de la plaquette de matériau semi-conducteur traité à découper, cette couche pouvant être constituée par exemple par de l'or ou de l'argent, ce dernier 15 métal étant toutefois préféré à cause de son coût moins élevé et de ses qualités du point de vue technologie. On pratique ensuite sur la plaquette le procédé de découpe chimique connu et décrit précédemment en ayant toutefois soin de conduire l'attaque chimique de manière que seule la plaquette soit découpée en dispositifs 20 élémentaires sans atteindre ladite couche de métal support, celle-ci, selon l'invention,étant destinée à maintenir solidairement, c'est-à-dire en groupe, les dispositifs découpés. On notera toutefois que l'attaque chimique est menée dans un beeher tournant afin d'obtenir des découpes plus régulières que celles obtenues par dé-25 coupe chimique dans un bain statique. La plaquette découpée avec son support métal est alors décapée et les sillons découpés dans la plaquette sont ensuite remplis d'une matière destinée à protéger les parties latérales de chacun des dispositifs élémentaires, où affleurent la ou les jonctions. Pour exécuter cette opération 30 de protection, on maintient en dépression la plaquette découpée, avec sa couche de métal support, sur un support mobile en tous sens et on applique la matière protectrice dans les sillons, laquelle matière par exemple, est une résine à base de polymères aux sili-cones. On notera que, selon le procédé objet de 1'invention,la ma-35 tière protectrice est appliquée sous pression au travers des trous d'une grille, ces trous étant distribués suivant un pas identique à celui de la découpe chimique, chacun de ces trous se trouvant situé en regard ou à l'aplomb de chacun des croisements entre les sillons de la plaque découpée, la matière protectrice étant dis-40 tribuée de manière suffisante à ce que chaque sillon soit rempli 70 28767 2100VV/ totalement et qu'aucune partie latérale de chacun des dispositifs élémentaires ne reste à découvert. Le test électrique est effectué de préférence avant découpe de la couche de métal support . A cet effet, chaque dispositif élémentaire obtenu peut être alors testé 5 électriquement puisqu'il est isolé électriquement de ses voisins et qu'il est protégé, puis s'il est reconnu valable, il peut être soudé sur un support respectif et enfermé dans un boîtier étanche après que la couche de métal support a été découpée ainsi que les séparations protectrices dans l'axe des sillons, de façon à déso-10 lidariser les dispositifs élémentaires protégés, cette opération pouvant être exécutée par exemple au moyen d'un outil du type "lame de rasoir", "coupe-frittes" ou "roulette". En conséquence, le procédé objet de l'invention pour l'obtention de dispositifs semi-conducteurs actifs et protégés à partir 15 d'une plaquette de matériau semi-conducteur préalablement traitée pour rendre actifs les dispositifs élémentaires qui y seront découpés, est caractérisé en ce qu'il comprend le fait, de déposer d'abord une couche de métal support sur une face de la plaquette, de revêtir ensuite l'autre face de la plaquette d'un revêtement insen-20 sible aux agents chimiques de sillonnage et distribué de manière à couvrir seulement la surface des dispositifs semi-conducteurs élémentaires désirés en ménageant entre eux des intervalles où le matériau semi-conducteur de la plaquette est .à nu, de soumettre la plaquette ainsi obtenue avec son support métal et son revêtement à 25 un bain de produit chimique choisi pour attaquer seulement le matériau semi-conducteur, de conduire ensuite l'attaque chimique en profondeur dans le matériau semi-conducteur de la plaquette jusqu'à affleurer la couche de métal support mais sans porter atteinte à cette dernière, de décaper le groupe de dispositifs semi-conduc-30 teurs découpés encore solidaires de la couche de métal support, puis de remplir les sillons entre dispositifs au moyen d'une matière protectrice choisie pour s'étaler dans ces sillons de manière qu'aucune des parties latérales de chacun des dispositifs élémentaires ne reste à découvert. On vérifie alors les caractéristiques 35 électriques de ces dispositifs élémentaires. Enfin on découpe la couche de métal support ainsi que la matière protectrice sensiblement dans l'axe des sillons remplis pour désolidariser et obtenir des dispositifs élémentaires actifs et protégés, aptes à être soudés respectivement sur un support. D'autres caractéristiques et avantages du procédé de la pré-sente invention apparaîtront de la description suivante faite en 70 28767 2100997 ' relation arec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en plan d'une plaquette sillonnée selon un mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. La figure 2 est une coupe suivant a-a de la plaquette sillon-5 née représentée dans la figure 1, la hauteur ou épaisseur de la couche support et du matériau semi-conducteur étant dessinée à plus grande échelle que celle pour le diamètre de la plaquette a-fin de mieux montrer la forme des sillons obtenus par découpe chimique entre les dispositifs élémentaires semi-conducteurs. 10 La figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle sur un dispositif semi-conducteur, actif et protégé, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe, à plus petite échelle, du dispositif semi-conducteur représenté dans la figure 3, monté par 15 soudure sur un support. La figure 5 est une vue en coupe d'un dispositif semi-conducteur soudé sur un support, à même échelle que celui représenté dans la figure 4, mais obtenu selon un des procédés connus de la 20 technique antérieure. En relation avec les figures 1 à 4, on décrira maintenant un des modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, qui permet d'obtenir un dispositif semi-conducteur tel que représenté dans la figure 4, en comparaison avec le dispositif semi-conducteur représenté dans la figure 5, obtenu par la mise en oeuvre d'un 25 procédé antérieur connu. Ce procédé connu pour la découpe de plaquettes de matériau semi-conducteur traitées en dispositifs élémentaires consiste à utiliser un masque de protection constitué au moyen d'un revêtement insensible aux agents chimiques utilisés, lequel recouvre les dispositifs que l'on désire obtenir et laisse 30 à découvert les séparations entre ces derniers, lesquelles séparations devront disparaître lors de l'attaque chimique. Les dispositifs découpés sont nettoyés, puis soudés sur un support S respectif. Chaque dispositif soudé D est alors souais à des opérations de nettoyage puis on l'enrobe d'un produit protecteur P, en empri-35 sonnant une connexion supérieure C, pour obtenir un dispositif tel que celui de la figure 5. Enfin, on peut vérifier ses caractéristiques avant de l'enfermer dans un boîtier étanehe. Ce procédé connu a l'inconvénient majeur de n'autoriser la vérification des caractéristiques électriques qu'après soudure sur 40 un support et protection. 70 28767 5. 2100997 Par contre, dans le procédé, objet de la présente invention, on commence par déposer une couche 1 de métal support, en or ou en argent, sur une face d'une plaquette 2 en matériau semi-conducteur préalablement traitée. Cette couche permet, la plaquette étant dé-5 coupée, de maintenir solidaires les dispositifs élémentaires 3. Le procédé de découpe est sensiblement semblable au procédé connu préalablement décrit, mais toutefois en veillant que le matériau semi-conducteur soit découpé sur toute son épaisseur mais que la couche 1 de support ne soit pas attaquée pour obtenir une plaquet-10 te sillonnée telle que représentée dans les figures 1 et 2. Par ailleurs, on notera que dans le procédé selon l'invention, l'attaque chimique de découpe est réalisée dans un becher tournant afin d'obtenir des découpes plus régulières que par le procédé connu qui utilise un bain chimique statique. Les sillons 4 sont alors 15 remplis d'une matière destinée à protéger les parties latérales de chacun des dispositifs élémentaires où affleurent la ou les jonctions. Pour effectuer cette opération de remplissage, on maintient la plaquette en dépression sur un support mobile en tous sens et on applique la matière protectrice par pression au travers des 20 trous d'une grille ayant un pas identique à celui de la découpe chimique, les trous se trouvant en regard des croisements 5 des sillons 4, et jusqu'à ee qu'aucune partie latérale de chacun des dispositifs élémentaires ne reste à découvert, la matière protectrice 6 affleurant le niveau supérieur des dispositifs. Chaque 25 groupe de dispositifs est alors décapé et nettoyé, puis la couche de métal support ainsi que la matière protectrice sont alors découpées sensiblement dans l'axe des sillons au moyen par exemple, d'outils du genre "lame de rasoir", "coupe-frittes" ou "roulette", pour obtenir des dispositifs élémentaires du type de la figure 3 30 (dans laquelle les parties hachurées correspondent à la matière protectrice). On notera que les dispositifs peuvent être testés é-lectriquement en groupe ou individuellement, c'est-à-dire de préférence avant la découpe dans l'axe des sillons 4. Chaque dispositif élémentaire reconnu valable peut être alors soudé sur un sup-35 port 7 pour obtenir un dispositif semi-conducteur tel que représenté dans la figure 4, puis enfermé dans un boîtier étanche et mis en service. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme 40 de l'art. 70 28767 6. 2100997 REVBIDICATI0II3 1 - Procédé pour l'obtention de dispositifs semi-conducteurs actifs et protégés, caractérisé en ce qu'il consiste : à déposer une couche de métal support sur une face d'une plaquette de matériau semi-conducteur préalablement traitée ; à revêtir l'autre fa- 5 ce de la plaquette avec un revêtement insensible aux agents utilisés pour la découpe chimique des dispositifs semi-conducteurs que l'on désire obtenir, ce revêtement étant distribué seulement aux emplacements de ceux-ci ; à soumettre la plaquette revêtue sur ses deux faces à un bain chimique, choisi pour attaquer seulement le 10 matériau semi-conducteur et jusqu'à ce que celui-ci soit découpé ; à décaper le groupe des dispositifs élémentaires obtenus encore solidaires de la couehe de métal support ; à remplir les sillons entre dispositifs élémentaires jusqu'à arasement du dessus de ceux-ci au moyen d'une matière protectrice ; enfin à découper la couche 15 de métal support ainsi que la matière protectrice sensiblement dans l'axe des sillons pour obtenir des dispositifs actifs et protégés. 2 - Procédé pour l'obtention de dispositifs semi-conducteurs actifs et protégés à partir d'une plaquette de matériau semi-conducteur préalablement traitée pour rendre actifs les dispositifs 20 élémentaires qui y seront découpés, caractérisé en ce qu'il comprend le fait, de déposer d'abord une couche de métal support sur une face de la plaquette, de revêtir ensuite l'autre face de la plaquette d'un revêtement insensible aux agents chimiques de sil-lonnage et distribué de manière à couvrir seulement la surface des 25 dispositifs semi-conducteurs élémentairès désirés en ménageant entre eux des intervalles où le matériau semi-conducteur de la plaquette est à nu, de soumettre la plaquette ainsi obtenue avec son support métal et son revêtement à un bain de produit chimique choisi pour attaquer seulement le matériau semi-conducteur, de condui-j50 re ensuite l'attaque chimique en profondeur dans le matériau semiconducteur de la plaquette jusqu'à affleurer la couche de métal support mais sans porter atteinte à cette dernière, de décaper le groupe de dispositifs semi-conducteurs découpés encore solidaires de la couche de métal support, puis de remplir les sillons entre dispositifs au moyen d'une matière protectrice choisie pour s'étaler dans ces sillons de manière qu'aucune des parties latérales de chacun des dispositifs élémentaires né reste à découvert,d'effectuer de préférence avant la déeoupe de la couohe de métal les contrôles électri-Hq ques et enfin de découper la couche de métal support ainsi que la 35 t 70 28767 7. 2100997 matière protectrice sensiblement dans l'axe des sillons remplis pour désolidariser et obtenir des dispositifs élémentaires actifs et protégés, aptes à être soudés respectivement sur un support. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté-5 risé en ce que la couche de métal support est réalisée en or ou en argent, mais de préférence en ce dernier métal. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la découpe chimique de la plaquette de matériau semi-conducteur est menée jusqu'à ce que ce matériau soit découpé 10 dans toute son épaisseur mais en veillant à ce que la couche support ne soit pas attaquée. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la découpe chimique est réalisée dans un becher tournant. 15 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté risé en ce que la matière protectrice est une résine à base de polymère aux silicones. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lors du remplissage des sillons avec la matière pro- 20 tectrice, pour protéger les parties latérales des dispositifs se-mi-conducteurs où affleurent la ou les jonctions, la plaquette sillonnée avec sa couche de métal support est maintenue en dépression sur iin support mobile en tous sens. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- 25 risé en ce que la matière protectrice est appliquée par pression au travers des trous d'une grille ayant un pas identique à celui de la découpe chimique, ces trous se trouvant en regard des croisements des sillons, la matière protectrice étant distribuée de façon telle qu'aucune partie latérale de chacun des dispositifs 30 élémentaires ne reste à découvert. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les dispositifs élémentaires sont protégés en groupe, puis décapés en groupe et enfin testés électriquement en groupe du fait qu'ils sont isolés électriquement les vins des autres et 35 protégés, ceci permettant le repérage des bons dispositifs et l'élimination immédiate des mauvais dispositifs avant leur soudure sur un support respectif. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'après décapage et testage électrique, chaque groupe 40 de dispositifs élémentaires est découpé au moyen d'outils d'un des 70 28767 8. 2100997 types suivants ; "lame de rasoir", "coupe-frittes", "roulette", la coupe étant faite à travers la matière protectrice et la couche de métal support sensiblement au droit de l'axe de chacun des sillons. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des dispositifs semi-conducteurs élémentaires reconnu valable, est soudé par sa couche de métal support sur un support et enfermé dans un boîtier étanche.