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JPS5840348B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JPS5840348B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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Publication number
JPS5840348B2
JPS5840348B2 JP51087575A JP8757576A JPS5840348B2 JP S5840348 B2 JPS5840348 B2 JP S5840348B2 JP 51087575 A JP51087575 A JP 51087575A JP 8757576 A JP8757576 A JP 8757576A JP S5840348 B2 JPS5840348 B2 JP S5840348B2
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JP
Japan
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upper electrode
semiconductor
heat sink
substrate
gaas
Prior art date
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JP51087575A
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JPS5313369A (en
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茂 三井
幹夫 西畑
博伸 畠山
武 鈴木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プレイテッドヒートシンクを有する半導体
装置の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a plated heat sink.

一般に半導体マイクロ波発振素子、すなわちインバット
・ダイオードやガン・ダイオード等において有効な放熱
電極としてプレイテッドヒートシンクが用いられている
Generally, plated heat sinks are used as effective heat dissipation electrodes in semiconductor microwave oscillation devices, such as in-bat diodes and Gunn diodes.

上記従来のプレイテッドシートシンク付きのガン・ダイ
オードを第5図に斜視図で示す。
The conventional Gunn diode with plated sheet sink is shown in a perspective view in FIG.

この図で、1はキャリア濃度が1×10CrrL の
n+GaAs基板、2はキャリア濃度2X10 cm
のnGaAs動作層、3はキャリア濃度が8X10
crIL のn++Ga A sオーミック層、
4はプレイテッドヒートシンク、5は上部電極であり、
このガン・ダイオード寸法は上部電極5からn++Ga
Asオーミック層3までの厚みt=10〜30μm1
その内容層の占める割合は次の程度である。
In this figure, 1 is an n+ GaAs substrate with a carrier concentration of 1×10 CrrL, and 2 is a carrier concentration of 2×10 cm.
nGaAs working layer, 3 has a carrier concentration of 8×10
n++GaAs ohmic layer of crIL,
4 is a plated heat sink, 5 is an upper electrode,
The dimensions of this Gunn diode are from the upper electrode 5 to n++Ga
Thickness t to As ohmic layer 3 = 10 to 30 μm1
The proportion of the content layer is as follows.

すなわち、n+GaAs基板1は10〜20 μm r
n−GaAs’動作層2は2〜20μm、n++Ga
ASオーミック層3は1〜3μmである。
That is, the n+GaAs substrate 1 has a thickness of 10 to 20 μm r
The n-GaAs' operating layer 2 is 2-20 μm, n++Ga
The AS ohmic layer 3 has a thickness of 1 to 3 μm.

またプレイテッドヒートシンク4の大きさとしては幅W
=300〜500μm、厚さT=150〜250μmで
、金、銀、銅等で形成される。
Also, the size of the plated heat sink 4 is width W.
= 300 to 500 μm, thickness T = 150 to 250 μm, and made of gold, silver, copper, etc.

第1図〜第4図は従来のプレイテッドヒートシンク付き
のガン・ダイオードの製造工程を示すもので、第1図に
示すn”GaAsオーミック層3の下面に第2図に示す
ように銀(Ag)を電解メッキ法で150〜200μm
以上付着してプレイテッドヒートシンク4を形成した後
、このプレイテッドヒートシンク4を保護板としてn”
GaAs基板1を削り、所望の厚さに形成する。
1 to 4 show the manufacturing process of a conventional Gunn diode with a plated heat sink, in which a silver (Ag ) to 150-200μm by electrolytic plating method.
After forming the plated heat sink 4 by adhering the above, the plated heat sink 4 is used as a protection plate.
GaAs substrate 1 is ground to a desired thickness.

例えば10GHz用のダイオードを作成する場合にはH
−++GaAsオーミック層3は1〜2 μm 、n
GaAs動作層2は10 μm 、 n+GaAs基
板1は15〜20μmの厚さに仕上げる。
For example, when creating a diode for 10GHz, H
−++GaAs ohmic layer 3 has a thickness of 1 to 2 μm, n
The GaAs active layer 2 is finished to a thickness of 10 μm, and the n+GaAs substrate 1 is finished to a thickness of 15 to 20 μm.

次いで削り取られたn”GaAs基板1の上面に第3図
に示すように上部電極5とすべきAu Ge層を蒸着に
より付着した後、写真製版技術を用いてレジスト膜6を
AuGe層からなる上部電極5の上に形成する。
Next, as shown in FIG. 3, on the top surface of the scraped n'' GaAs substrate 1, an AuGe layer to be used as the upper electrode 5 is deposited by vapor deposition, and then a resist film 6 is formed on the top surface of the AuGe layer using photolithography. It is formed on the electrode 5.

その後第4図に示すように化学腐食法、サンドブラスト
法等でn+GaAs基板1の不要個所を除去したあと、
銀のプレイテッドヒートシンク4をワイヤソー、放電加
工器、レーザ、カッタ等で銀のプレイテッドヒートシン
ク4をさいの目に切断して、第5図に示す各素子を作成
する。
After that, as shown in FIG. 4, unnecessary parts of the n+GaAs substrate 1 are removed by chemical etching, sandblasting, etc.
The silver plated heat sink 4 is cut into dice using a wire saw, an electrical discharge machine, a laser, a cutter, etc. to produce each element shown in FIG.

このような従来の製造方法における最も大きな欠点は、
GaAsウェハに銀メッキを付着させる段階でGaAs
ウェハがそり返るため、大きなウェハは使用できないば
かりでなく、GaAs結晶に歪が入り、ri+GaAs
基板研摩時に剪開面に沿って無数の割れ目が生じ、Ga
As結晶を破損することがしばしば起ることである。
The biggest drawback of this traditional manufacturing method is that
At the stage of attaching silver plating to a GaAs wafer, GaAs
The wafer warps, which not only makes it impossible to use large wafers, but also causes distortion in the GaAs crystal, resulting in ri+GaAs
During substrate polishing, countless cracks occur along the shear plane, and Ga
Damage to the As crystal often occurs.

またプレイテッドヒートシンク4上で上部電極5からリ
ード線をとりたい場合、また多数個チップを同一プレイ
テッドヒートシンク4上に形成して各々のチップの上部
電極5からリード線を単独でとり出す場合、プレイテッ
ドヒートシンク4の構造からみて困難であった。
In addition, if you want to take a lead wire from the upper electrode 5 on the plated heat sink 4, or if you want to take out a lead wire from the upper electrode 5 of each chip after forming multiple chips on the same plated heat sink 4, This was difficult considering the structure of the plated heat sink 4.

この発明は上記欠点を除去するためになされたもので、
基板及び動作層を具備した半導体ウェハにおける少なく
とも1つの半導体素子が形成される領域を囲う位置に、
この半導体ウェハの動作層側の主面から所望の深さの複
数の四部を形成し、この凹部を含む主面上に熱伝導度良
好なる物質を形成したあと、半導体ウェハの基板を薄く
するとともに、この薄くされた他主面に半導体素子の上
部電極を形成したあと、半導体ウェハの不要個所を除去
して、上部電極を有する半導体素子の形状をメサ形に作
成し、半導体素子が形成される領域に形成された熱伝導
度良好なる物質をプレイプツトヒートシンクとし、凹部
内に形成された熱伝導度良好なる物質をバンプとなる部
分として利用できるものである。
This invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks.
at a position surrounding a region in which at least one semiconductor element is to be formed in a semiconductor wafer comprising a substrate and an active layer;
After forming a plurality of four parts at a desired depth from the main surface on the active layer side of this semiconductor wafer and forming a material with good thermal conductivity on the main surface including the recesses, the substrate of the semiconductor wafer is thinned and After forming the upper electrode of the semiconductor element on this thinned main surface, unnecessary parts of the semiconductor wafer are removed to create a mesa-shaped semiconductor element having the upper electrode, and the semiconductor element is formed. The material with good thermal conductivity formed in the area can be used as a plastic heat sink, and the material with good thermal conductivity formed in the recess can be used as a bump.

以下この発明について説明する3第6図〜第17図はこ
の発明の一実施例を示すもので、プレイテッドヒートシ
ンク付ガン・ダイオードの製造工程を示すものである。
The present invention will be explained below. Figures 6 to 17 show one embodiment of the present invention, and show the manufacturing process of a Gunn diode with a plated heat sink.

まず、nl”GaAs基板1、n GaAs動作層2、
n”GaAsオートミック層2からなる第6図に示すG
aAsウェハを、写真製版技術と化学腐食によってn+
+GaAsオーミック層3の面を第7図のように凹形に
仕上げる。
First, an nl'' GaAs substrate 1, an nl GaAs active layer 2,
The G shown in FIG.
The aAs wafer is made into n+ by photolithography and chemical etching.
+The surface of the GaAs ohmic layer 3 is finished into a concave shape as shown in FIG.

この時、堀込み深さはn7 Ga A s動作層2の厚
みよりやや深くすることが重要である。
At this time, it is important that the digging depth is slightly deeper than the thickness of the n7 GaAs active layer 2.

次いで凹部側の全面にゴールドニックメッキ(AuとN
iが混在した湿式の無電解メッキの一種)を行った後、
H2ガス中500℃で2分間合金する。
Next, gold nick plating (Au and N) was applied to the entire surface of the recess.
After performing wet electroless plating (a type of wet electroless plating mixed with i),
Alloy in H2 gas at 500°C for 2 minutes.

その後、その面に電界銀メッキで銀を150〜200μ
m成長させプレイテッドヒートシンク4とする。
After that, 150-200μ of silver is applied to that surface by electroplating.
m to form a plated heat sink 4.

この状態を第8図に示す。次に、成長させたプレイテッ
ドヒートシンク4を基準にしてn十GaAs基板1を機
械研摩および化学腐食によって薄くする。
This state is shown in FIG. Next, the n+ GaAs substrate 1 is thinned by mechanical polishing and chemical etching using the grown plated heat sink 4 as a reference.

この次第に薄くなって行く様子を第9図、第10図、第
11図に示す。
This gradual thinning is shown in FIGS. 9, 10, and 11.

その後、上部電極5となる部分にAu−Geを蒸着し4
00℃で2分間合金し、上部電極5とする。
After that, Au-Ge is vapor-deposited on the part that will become the upper electrode 5.
Alloying was carried out at 00° C. for 2 minutes to form the upper electrode 5.

これを第12図、第13図に示す。その後、再度写真製
版技術を用いて上部電極5の上に第14図に示すように
電極面積と同一のレジスト膜6を付ける、この時のレジ
スト膜6の厚みは後の工程で耐えられるように、約2〜
3μmと厚く付ける方が上部電極5を保護するためには
有効である。
This is shown in FIGS. 12 and 13. After that, a resist film 6 with the same area as the electrode is applied on the upper electrode 5 using photolithography again, as shown in FIG. , about 2~
A thick layer of 3 μm is more effective in protecting the upper electrode 5.

その工程が終るとサンドブラストおよび化学腐食によっ
てチップ形状を第15図のようにメサ形に作成する。
After the process is completed, the chip is formed into a mesa shape as shown in FIG. 15 by sandblasting and chemical etching.

その後、上部電極5上のレジスト膜6を除去しワイヤソ
ーを用いて銀のプレイテッドヒートシンク4をさいの目
に切断して第16図に示すようなバンプ付プレイテッド
ヒートシンク付ガン・ダイオード製作される。
Thereafter, the resist film 6 on the upper electrode 5 is removed and the silver plated heat sink 4 is cut into dice using a wire saw to produce a Gunn diode with a bumped plated heat sink as shown in FIG.

上記実施例ではGaAsガン・ダイオードについて述べ
たがこの発明はプレイテッドヒートシンク4を付けた半
導体装置のすべてに適用できるものである。
Although the above embodiment describes a GaAs Gunn diode, the present invention can be applied to any semiconductor device equipped with a plated heat sink 4.

さらにこの発明は、1つのプレイテッドヒートシンク4
の上に単一の素子を形成したものに限定されることなく
、第17図のように同一プレイテッドヒートシンク4上
に複数個の素子を形成する場合等に特に有用な方法であ
る。
Furthermore, this invention provides one plated heat sink 4
This method is not limited to forming a single element on the same plated heat sink 4, but is particularly useful when forming a plurality of elements on the same plated heat sink 4 as shown in FIG.

なお、第17図の7は金リード線、8はセラミック板の
メタライス、9はセラミック板である。
In addition, 7 in FIG. 17 is a gold lead wire, 8 is a metal rice of a ceramic plate, and 9 is a ceramic plate.

以上詳細に述べたように、この発明によれば熱伝導度良
好なる物質が形成される半導体ウェハの主面に凹部を形
成しであるため、熱伝導度良好なる物質を厚く成長させ
ても殆んど歪みが入らず、また半導体基板を薄く研摩す
る工程においても従来のようにそり返りが少なく、半導
体ウェハを破損することがなくなるため半導体装置の歩
留りを向上することができる。
As described in detail above, according to the present invention, since a concave portion is formed on the main surface of a semiconductor wafer on which a material with good thermal conductivity is formed, even if the material with good thermal conductivity is grown thickly, there is little Furthermore, there is less warpage in the process of polishing the semiconductor substrate to make it thinner, unlike in the conventional method, and the semiconductor wafer is not damaged, so the yield of semiconductor devices can be improved.

また凹部内に形成された熱伝導度良好なる物質をバンプ
となる部分として利用できるため、半導体装置の取扱い
がさらに容易になる。
Furthermore, since the material with good thermal conductivity formed in the recess can be used as a bump, handling of the semiconductor device becomes easier.

さらに多数個のチップを形成しこれら個々にリード線を
とり出した場合などにきわめて有用な方法であり、工業
上きわめて有違義なものである。
Furthermore, it is an extremely useful method when a large number of chips are formed and lead wires are taken out from each chip individually, and is extremely useful in industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第5図は従来方法を説明するための図で、第1
図〜第4図は断面図、第5図は斜視図であり、第6図〜
第17図はこの発明を説明するための図で、第6図〜第
10図、第12図、第14図、第15図は断面図、第1
1図、第13図は上面図、第16図、第17図は斜視図
である。 図中、1はn+GaAs基板、2はn GaAs動作層
、3はn++GaAsオーミック層、4は銀のプレイテ
ツドヒートシング、5は上部電極、6はレジスト膜、7
は金リード線、8はヒラミック板のメタライズ、9はセ
ラミック板である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Figures 1 to 5 are diagrams for explaining the conventional method.
Figures 4 to 4 are cross-sectional views, Figure 5 is a perspective view, and Figures 6 to 4 are cross-sectional views.
Fig. 17 is a diagram for explaining the present invention; Figs. 6 to 10, Fig. 12, Fig. 14, and Fig. 15 are cross-sectional views;
1 and 13 are top views, and FIGS. 16 and 17 are perspective views. In the figure, 1 is an n+GaAs substrate, 2 is an nGaAs active layer, 3 is an n++GaAs ohmic layer, 4 is a silver plated heat sink, 5 is an upper electrode, 6 is a resist film, and 7
8 is a gold lead wire, 8 is a metalized helical plate, and 9 is a ceramic plate. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板及びこの基板の一主面上に形成された動作層を
具備した半導体ウェハにおける少なくとも1つの半導体
素子が形成される領域を囲う位置に、この半導体ウェハ
の動作層側の主面から所望の深さの複数の凹部を形成す
る工程、前記半導体ウニ・・の動作層側の凹部を含む主
面上に熱伝導度良好なる物質を形成する工程、前記半導
体ウェハの基板を薄くする工程、この薄くされた基板の
他主面に前記半導体素子の上部電極を形成する工程、前
記半導体ウェハにおけるこの上部電極を有する半導体素
子部を除いた部分を除去してこの上部電極を有した半導
体素子の形状をメサ形に作成する工程を含む半導体装置
の製造方法。
1. In a semiconductor wafer equipped with a substrate and an active layer formed on one main surface of this substrate, a desired area is placed from the main surface of the semiconductor wafer on the active layer side at a position surrounding a region where at least one semiconductor element is to be formed. a step of forming a plurality of recesses of different depths, a step of forming a material with good thermal conductivity on the main surface including the recesses on the active layer side of the semiconductor urchin, a step of thinning the substrate of the semiconductor wafer; forming an upper electrode of the semiconductor element on the other principal surface of the thinned substrate; removing a portion of the semiconductor wafer other than the semiconductor element portion having the upper electrode; and shaping the semiconductor element having the upper electrode; A method for manufacturing a semiconductor device including a step of creating a mesa shape.
JP51087575A 1976-07-21 1976-07-21 Manufacturing method of semiconductor device Expired JPS5840348B2 (en)

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JPS5313369A JPS5313369A (en) 1978-02-06
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60178560U (en) * 1984-05-04 1985-11-27 住友電気工業株式会社 work crest

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60178560U (en) * 1984-05-04 1985-11-27 住友電気工業株式会社 work crest

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JPS5313369A (en) 1978-02-06

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