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Dokumentenidentifikation DE4204436A1 19.08.1993
Titel Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen aus dünnen Folien
Anmelder Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Kuisl, Max, Dr., 7900 Ulm, DE
Vertreter Amersbach, W., Dipl.-Ing., 7913 Senden
DE-Anmeldedatum 14.02.1992
DE-Aktenzeichen 4204436
Offenlegungstag 19.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.08.1993
IPC-Hauptklasse H01L 21/328
IPC-Nebenklasse H01L 21/306   H01L 21/283   H01L 21/334   H01L 21/72   
IPC additional class // H01L 29/86  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen aus dünnen Folien. Dabei wird die auf einem Substrat aufgebrachte Bauelementschichtenfolge mit der dem Substrat abgewandten Seite auf einen Halbleiterträger aufgebracht. Anschließend wird das Substrat gedünnt oder vollständig entfernt, so daß eine dünne Folie auf dem Halbleiterträger aufliegt. Durch weitere Strukturierungsprozesse werden auf dem Träger aus der Folie die gewünschten Halbleiterbauelemente hergestellt. Nach Fertigstellung der Bauelemente wird der Träger entfernt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das angegebene Verfahren findet Verwendung bei der industriellen Fertigung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen aus großflächigen, dünnen Folien.

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen aus dünnen Folien sind bisher auf Proben von 18 × 18 mm2 beschränkt, da nur bei diesen Abmessungen die dünnen Folien noch handhabbar sind. Weiterhin ist bekannt, die Folien auf Saphirplättchen aufzukleben.

Klebemittel ist z. B. Fotolack. Das Aufkleben gelingt jedoch nicht immer plan; mitunter entstehen Lack- oder Luftblasen unter der Folie. Dadurch ergibt sich eine wellige Oberfläche. Bei mehreren Strukturierungsprozessen können beträchtliche Dejustierungen auftreten, da je nach Strukturierungsprozeß der als Kleber benutzte Fotolack den Ätzprozessen nicht standhält und die Folie neu auf den Saphir geklebt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen aus großflächigen, dünnen Folien anzugeben, mit dem die Halbleiterbauelemente technisch einfach und zuverlässig herstellbar sind und somit für eine industrielle Fertigung geeignet sind.

Die Aufgabe wird gelöst, durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche einer auf einem Halbleitersubstrat aufgebrachten Bauelementschichtenfolge vor dem Dünnen bzw. Entfernen des Halbleitersubstrates mit einem waferartigen Träger verbunden. Der Träger besitzt beispielsweise Abmessungen von 10 × 10 cm2 oder einem Durchmesser von 10 cm.

Die Verwendung eines derartigen Trägers hat dann den Vorteil, daß zu keinem Zeitpunkt des Prozeßdurchlaufes mit gedünnten Folien, sondern immer mit vollständigen Wafern gearbeitet wird, die wie üblich prozessiert werden können. Dieses Vorgehen wird notwendig, wenn im weiteren Prozeßverlauf eine Plasmaätzung oder eine Oxidpassivierung erfolgt. Denn bei diesen Prozessen werden die Folien in Reaktoren mit strömenden Gasen gebracht, in denen die dünnen Folien mitgerissen werden. Da sich die Folien bei Temperaturänderungen aufwölben oder zusammenrollen, ist eine genaue Prozeßführung mit dünnen Folien nicht möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von üblichen Waferprozessen zur Herstellung von Bauelementen und integrierten Schaltungen grundsätzlich dadurch, daß ein großer Teil der Prozeßschritte mit einer wenige Mikrometer dünnen Folie durchgeführt wird.

Die Verbindung der Bauelementschichtenfolge mit dem Träger, der vorzugsweise aus Silizium besteht, erfolgt durch Löten oder Kleben. Da das Verbindungsmaterial dem nachfolgenden KOH-Ätzschritt für das Dünnen des Substrates standhalten muß, sind die meisten organischen Kleber nicht geeignet. Verwendbar sind z. B. niedrigschmelzende Lote. Beste Ergebnisse werden mit einer Gold-Zinn-Legierung (80/20) bei 280°C erzielt.

Da Lote, die alkalischen Lösungen standhalten, nicht gleichzeitig gegenüber aggressiven Beizen resistent sind, ist eine Trockenätzung des Substrats vorteilhaft.

In einem Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von IMPATT-Dioden beschrieben. Das Verfahren ist jedoch nicht auf derartige Dioden beschränkt, sondern generell für die Herstellung von Halbleiterbauelementen geeignet.

Ausgangsmaterial für die Diodenherstellung ist z. B. ein hochohmiges Siliziumsubstrat. Auf das Substrat wird eine beispielhafte Halbleiterschichtenfolge aus p&spplus;pnn&spplus; dotiertem Silizium epitaktisch aufgewachsen. Auf die Oberfläche der Schichtenfolge wird zunächst eine Kontaktschicht z. B. aus Ti/Au aufgebracht. Anschließend wird eine 500nm dicke Trennschicht aus Silber und eine Schutzschicht aus Gold, mit einer Schichtdicke von etwa 200nm aufgebracht. Die Vorderseite der Goldschicht wird nun auf einen Siliziumträger gelötet mit einer Gold-Zinn-Legierung (80/20) bei 280°C. Anschließend wird das Siliziumsubstrat auf dem die p&spplus;pnn&spplus;-Siliziumschichten aufgebracht sind, mit einer KOH- Ätzlösung entfernt. Die Ätze stoppt an der als Ätzstoppschicht ausgebildeten p&spplus;-dotierten Siliziumschicht. Auf dem Siliziumträger befindet sich nun eine wenige Mikrometer dünne Folien, die nun für die Herstellung von IMPATT- Dioden weiterverarbeitet wird.

Auf der dem Siliziumträger entgegengesetzten Seite werden Kontakte für die Dioden strukturiert. Anschließend werden z. B. durch Mesa-Ätzung ringförmige Dioden hergestellt. Die auf der Trennschicht 1 befindliche Gold-Kontaktschicht 2 der Diode wird als "Füßchen" ausgebildet, so daß die Trennschicht 1 teilweise freiliegt (Fig. 1). Wenn die für die IMPATT-Dioden notwendigen Strukturierungsmaßnahmen abgeschlossen sind, wird die Trennschicht 1 aus Silber weggeätzt (z. B. mit Salpetersäure), so daß sich die Dioden einzeln von dem Siliziumträger 4 ablösen lassen (Fig. 2). Dabei treten Adhasionskräfte zwischen der auf dem Siliziumträger 4 verbleibenden Schutzschicht 3 aus Gold und der Gold-Kontaktschicht 2 der Diode auf, die nach dem Entfernen der Trennschicht auf dem Träger aufliegt. Durch Verwendung von sehr reinen Goldschichten oder einer Schutzschicht aus Platin, wird die Haftung der Dioden auf dem Träger derart verringert, daß sie sich leicht lösen lassen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen die aus großflächigen, dünnen Folien hergestellt werden, die die für das Halbleiterbauelement wesentliche Schichtenfolge besitzen, dadurch gekennzeichnet
    1. - daß auf einem Halbleitersubstrat die Schichtenfolge für das Bauelement aufgewachsen wird,
    2. - daß auf die Oberfläche der Bauelementschichtenfolge eine Trenn- und eine Schutzschicht aufgebracht wird,
    3. - daß die dem Halbleitersubstrat entgegengesetzte Seite der Schichtenfolge mit einem Halbleiterträger verbunden wird,
    4. - daß anschließend das Halbleitersubstrat entfernt wird und die Bauelementschichtenfolge der Folie derart strukturiert wird, daß zumindest ein Halbleiterbauelement hergestellt wird, und
    5. - daß nach Fertigstellung des Halbleiterbauelements die Trennschicht entfernt wird und das Halbleiterbauelement vom Halbleiterträger losgelöst wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht auf den Halbleiterträger plan aufgelötet oder geklebt wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien für den Lötprozeß und die Schutzschicht so gewählt werden, daß die Trennschicht nicht beschädigt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterträger aus Silizium hergestellt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht aus Silber hergestellt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Gold oder Platin hergestellt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötprozeß mit einer Gold-Zinn-Legierung durchgeführt wird.






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