Brevet FR2081250A1 — publié le 19711203

La présente invention se rapporte à un procédé pour le dé coupage de dispositifs semi-conducteurs ou non et à un dispositif pour sa mise en oeuvre; plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour découper des éléments semi-conductueurs ou non, dans une tranche, par exemple de silicium, par jet d'abrasif à travers un film de résine aux silicones, et au dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la technique actuelle de fabrication des dispositifs semi-conducteurs ou non, on sait qu'une des opérations effectuées consiste à découper une plaquette sous la forme d'une tranche en dispositifs élémentaires (pastilles), laquelle tranche est constituée d'un matériau semi-conducteur ou non, ayant subi les cycles de traitement convenables suivant l'utilisation qui doit en être faite. Habituellement, l'opération de découpage peut être effectuée de différentes manières : a) par découpe au diamant, c'est-à-dire par rayage au diamant, ce qui impose des géométries rectilignes; b) par découpe chimique, c'est-à-dire par attaque au moyen d'agents chimiques après masquage des parties à préserver de l'attaque, ce qui fournit des éléments de forme irrégulière; c) par découpe au jet de sable avec masquage ou non des parties à ne pas attaquer, le masquage étant réalisé, par exemple, au moyen de pions métalliques tenus par aimantation à travers la tranche, ce qui fournit des éléments de forme assez régulière mais, par contre, ce procédé n'est applicable et rentable que pour des dispositifs circulaires pour lesquels on peut charger les pions avant aimantation, par vibration dans des plaques à alvéoles. De cette énumération des principaux procédés connus de découpage d'éléments semi-conducteurs ou non, appliqués dans la technique actuelle, on doit reconnaitre que chaque procédé présente des inconvénients. En effet, la découpe au diamant, de même que la découpe au jet de sable sont gênantes par le fait de l'imposition des formes, par exemple, quadrangulaires, rectangulaires, circulaires, etc...; par ailleurs, la découpe chimique, à elle seule, rassemble de nombreux inconvénients : elle est très longue à réaliser par les nombreuses opérations qu'elle nécessite, elle est très onéreuse par l'utilisation d'une forte quantité de produits chimiques, elle ne fournit que des éléments de forme irrégulière et, de ce fait, occasionne une perte assez sensible du matériau de base. En conséquence, la présente invention a pour but dtéliliner la majeure partie des inconvénierlts présentés par les divers procédés connus de découpage d'éléments semi-conducteurs ou non à par tr d'une tranche de- matériau de -base tel que, par exemple, le silicium et, en ce sens, d'obtenir des dispositifs de forme quelcon- que mais très régulière, par une opération rapide et une faible utilisation de produits chimiques et, de ce fait, moins onéreuse,. en limitant, par ailleurs, la perte de silicium dans wle tranche, ce qui permet d'obtenir des pastilles de plus grande surface que celles obtenues actuellement par découpe chimique à partir d'une tranche de meme surface. Le procédé de découpage de dispositifs semi-conducteurs ou non, objet de l'invention, est caractérisé en ce. qu'il consiste à réaliser sur une tranche à découper les opérations suivantes: on dispose sur la tranche à découper préalablement rodée une grille métallique dans laquelle ont été évidées les formes des éléments ou motifs à obtenir; on étale, à travers cette grille,-une substance thixotrope aux silicones que l'on nivelle avec le dessus de la grille; on enlève la grille; on revêt un support avecode la même résine pour former une couche de collage de la tranche apprêtée sur laquelle on dépose celle-ci; on soumet l'empilage ainsi formé avec le support à une température de 1000 environ en présence d'humidité afin de réaliser la cuisson de la résine; ensuite, on soumet l'empilage rigide obtenu à un jet d'abrasif de manière que la tranche soit exposée dans les intervalles entre les pastilles de résine cuite, le jet d'abrasif étant dirigé automatiquement ou manuellement sous une vitesse de balayage et sous une pression déterminées en fonction de la vitesse de l'attaque désirée et du grain utilisé; et, enfin, la galette résultante avec les dispositifs découpés, chapeautés de résine et fixés dessus, est plongée dans un bain d'acide, choisi pour ne pas attaquer le matériau constituant la tranche mais pour dissoudre la résine, et ainsi, chacun des dispositifs obtenus se pré- > sente sous la forme d'une pastille à contour régulier et biseauté. Par ailleurs, la présente invention prévoit une variante de ce procédé en ce qui concerne l'opération chimique d'enlèvement de la résine à partir des dispositifs découpés, Cette variante consiste, avant. d'entreprendre le procédé de découpage, à enduire la tranche sur ses deux faces d'une pellicule de substance photosensible, telle que, par exemple, la substance connue sous le nom de Kmer. Cette opération permet de.remplacer-#le bain d-!acide-par un bain, par exemple, de trichloréthylèneS qui dissoudra-la.pell-iculeWen enlevant ainsi simultanément la résine silicone qui adhère à la résine photosensible. La présente invention comprend aussi le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend : un support amovible, sous forme d'une table plane constituée ou revêtue d'un matériau pouvant être soumis à une température supérieure au point de cuisson de la résine utilisée, sans qu'il subisse de déformation et sur lequel la résine, en cours de cuisson, ne peut pas ou que très faiblement adhérer; une grille métallique amovible dans laquelle ont été évidées les formes des éléments ou motifs à obtenir, cette grille étant conçue pour être posée sur la tranche à découper pour ensuite déposer sur celle-ci des pastilles de résine correspondantes aux formes évidées; un organe distributeur et niveleur de ladite résine; une source de chaleur conçue et réglée pour cuire cette résine à une température déterminée en fonction de ses constituants; une tête d'abrasion agencée pour diriger, sur commande manuelle ou automatique, un jet d'abrasif sur les parties exposées de la tranche, ctest-i-dire dans les intervalles entre les pastilles de résine cuite, à une vitesse de balayage et sous une pression déterminées en fonction de la vitesse de l'attaque désirée et du grain utilisé; et, enfin, un bain de produit choisi pour ne pas attaquer le matériau de la tranche mais pour dissoudre ou séparer la résine cuite des éléments de tranche découpés. On notera que dans le cas où l'on désire, avant toute opération, recouvrir les deux faces de la tranche d'une pellicule de résine photosensible, celle-cl est déposée par exemple par centrifugation et ensuite on la cuit. La présente invention apparaîtra plus clairement de la description suivante, faite en relation avec le dessin ci-joint, montrant les étapes du procédé de découpage et dans lequel La figure 1 est une vue en coupe de la tranche à découper alors qu'elle subit les opérations de revêtement de résine. La figure 2 est une vue en coupe de la tranche å découper alors que la résine déposée a subi la cuisson. La figure 3 est une vue partielle en plan de la tranche à découper alors qu'elle va être soumise au jet d'abrasif. La figure 4 est une vue en coupe de la tranche découpée. La figure 5 est une vue en coupe sur un élément découpé, obtenu après enlèvement de la résine. Comme on le remarque dans la figure 1, les premières opt- rations du procédé de découpage, objet de la présente invention, consistent à déposer sur un support 1 préalablement revêtu d'une couche 2 de substance thixotrope aux silicones, une tranche à découper 3, par exemple en silicium, sur laquelle est disposée une grille 4 dans laquelle ont été évidées les formes des dispositifs à obtenir; les parties évidées 5 sont remplies au moyen d'une même substance thixotropie ì l'on obtient l'empilage représenté en coupe dans la figure 2 et montré partiellement en plan dans la figure 3. Cet empilage est ensuite soumis, par l'intermédiaire d'une source de chaleur, à une température convenable pour la cuisson de la résine pour obtenir un bloc formant galette et comportant, superposées, la couche de résine cuite inférieure 2', la tranche à découper 3 collée sur cette couche et les pastilles 6 de résine cuite collées sur cette tranche recouvrant la -surface supérieure des éléments découpés qui seront obtenus ultérieurement.A ce stade, le bloc ou galette est soumis à une projection d'abrasif au moyen d'un jet dirigé automatiquement ou manuellement pour balayer à vitesse requise la surface supérieure de ce bloc et, en ltoccurence, pour découper les éléments de tranche par abrasion des intervalles 7 entre les pastilles 6. Lorsque le découpage en éléments 8 est terminé, le bloc a une configuration en coupe sensiblement telle que représentée dans la figure 4, avec les intervalles en creux sous la forme de double biseau. A ce stade, le bloc est plongé dans un bain de produit choisi pour ne pas attaquer le matériau de la tranche mais pour enlever ou dissoudre la couche 2' et les pastilles 6 de résine cuite.Les éléments découpés ou dispositifs semi-conducteurs ou non ont alors tous une configuration en coupe, comme représentée dans la figure 5, c-' est-à-dire qu'ils présentent une section sensiblement en trapèze isocèle. On doit convenir que ce procédé de découpage d'une tranche de matériau semi-conducteur ou non en éléments présente des avantages certains par rapport aux procédés connus de la technique antérieure, les éléments découpés étant de forme très régulière, leur surface de base étant la plus forte que l'on puisse obtenir compte tenu des éléments voisins, et ceci en perdant le minimum de matériau de tranche. Par ailleurs, ce procédé peut encore être amélioré si l'on prend soin, avant toute opération, d'enduire les surfaces supérieure et inférieure de chaque tranche à découper d'une pellicule de substance photosensible, ce qui permettra,lorsque les opérations de découpage seront terminées, de plonger les blocs dans un bain de produit dissolvant seulement cette pellicule, la couche infé- riéure et les pastilles supérieures de résine cuite se dtachant alors très facilement des éléments dépoupée obtenus. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. elle est au contraire sts- ceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. PtEVENDiCAT IONS 1 - Procédé pour le découpage de dispositif-s semi-conducteurs ou non dans une tranche de matériau par jet d'abrasif, carac terise en ce qu'il comprend le fait d'effectuer sur ladite tranche les opérations suivantes o on dispose sur la tranche à découper une grille métallique dans laquelle ont été évidées les formes des éléments ou motifs à obtenir, on étale à travers cette grille une substance thîxotrope aux silicones; on enlève la grille, on revêt un support avec de la même résine pour former une couche de collage de la tranche apprêtée sur laquelle on dépose celle-ci; on soumet l'empilage ainsi formé à la cuisson en présence d'humidité afin de réaliser la cuisson de la résine puis, on soumet l'empilage rigide obtenu à un jet d'abrasif de manière que la tranche soit exposée dans les intervalles entre les pastilles de résine cuite, le jet d'abrasif étant dirIgé automatiquement ou manuellement avec une vitesse de balayage appropriée et sous une pression déterminée en fonction de la vitesse de l'attaque désirée et du grain utilisé; et enfin, la galette résultante est plongée dans un bain d'acide, choisi pour ne pas attaquer le matériau constituant la tranche mais pour dissoudre la résine et, ainsi, chacun des dispositif obtenus se présente sous la forme d'une pastille. 2 - Procédé pour le découpage de dispositifs semi-conducteurs ou non dans une tranche de matériau par jet d'abrasif, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer sur ladite tranche les opé- rations suivantes : on dispose sur la tranche à découper, préalablement rodée, une grille métallique dans laquelle ont été évidées les formes des éléments ou motifs à obtenir; on étale à travers cette grille une substance thixotrope aux silicones, que lion nivelle avec le dessus de la grille; on enlève la grille; on revêt un support avec de la même résine pour former une couche de collage de la tranche apprêtée sur laquelle on dépose celle-ci; on soumet l'empi- lage ainsi formé avec le support à une température. de 1000C environ en présence d'humidité afin de réaliser la cuisson de la résine; ensuite, on soumet l'empilage rigide obtenu à un jet d'abrasif de manière que la tranche soit exposée dans les intervalles entre les pastilles de rési#ne cuite, le jet d'abrasif étant dirigé automati que. ment ou manuellement sous une vitesse de balayage et sous une pression déterminées en fonction de la vitesse de l'attaque désirée et du grain-utilisé;; et enfin, la galette résultante avec les dispositifs découpés, chapeautés de résine et fixés dessus, est plon gée dans un bain d'acide, choisi pour ne pas attaquer le matériau constituant la tranche mais pour dissoudre la résine et, ainsi, chacun des dispositifs obtenus se présente sous la forme d'une pastille à contour régulier et biseauté. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste, avant toute opérations à enduire la tranche sur ses deux faces d'une pellicule de substance photosensible, ce qui permettra, après toutes les opérations de découpage, d'utiliser un bain de produit qui sera choisi pour dissoudre seulement ladite pellicule et, de ce fait, pour détacher facilement la couche inférieure et les pastilles supérieures de résine cuite depuis les dispositifs découpés. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend : un support amovible, sous forme d'une table plane constituée ou revêtue d'un matériau pouvant être soumis à une température supérieure au point de cuisson de la résine utilisée, sans qu'il subisse de déformation et sur lequel la résine, en cours de cuisson, ne peut pas ou que très faiblement adhérer; une grille métallique amovible dans laquelle ont été évidées les formes des éléments ou motifs à obtenir, cette grille étant conçue pour être posée sur la tranche à découper pour ensuite déposer sur celle-ci des pastilles de résine correspondantes aux formes évidées; un organe distributeur et niveleur de ladite résine; une source de chaleur conçue et réglée pour cuire cette résine à une température déterminée en fonction de ses constituants; une tête d'abrasion agencée pour diriger, sur commande manuelle ou automatique, un jet d'abrasif sur les parties exposées de la tranche, c'est-à-dire dans les intervalles entre les pastilles de résine cuite, à une vitesse de balayage et sous une pression déterminées en fonction de la vitesse de l'attaque désirée et du grain utilisé; et, enfin, un bain de produit choisi pour ne pas attaquer le matériau de la tranche mais pour dissoudre ou séparer la résine cuite des éléments de tranche découpés. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, si l'on utilise le procédé selon les revendications 1 ou 2J des moyens pour déposer la pellicule de résine photosensible par centrifugation et pour la cuire ensuite. 6 - Produit industriel nouveau, tel qu'un dispositif semiconducteur ou non, obtenu par l'un ou les procédés selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il a en coupe, une forme de trapèze sensiblement isocèle, ses bords étant de découpe très régulière et biseautés, ces biseaux présentant une pente favorable pour la tenue en tension du dispositif semi-conducteur.