JPH07297210A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子が形成された低硬度の金属箔を効
率的に配列し得る半導体素子の製造方法を提供すること
である。またその他の目的は、製品の歩留まりを向上さ
せることが可能な半導体素子の製造方法を提供すること
である。 【構成】 低硬度の金属から成る金属箔の一面上に半導
体素子部を形成し、その金属箔を溶媒中に分散し、前記
溶媒を吸引する吸引手段を有する吸着面に前記金属箔を
吸着して配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ａｕ，Ａｇなどの低硬
度の金属箔上に形成されるガンダイオードなどの半導体
素子の製造方法に関し、特に個々のチップに分割後の素
子の配置方法を改善した半導体素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロ波帯以上の高周波デ
バイスに用いられ、良好な放熱性が得られる構成として
ＰＨＳ（Ｐｌａｔｅｄ Ｈｅａｔ Ｓｉｎｋ）構造が知
られている。このＰＨＳ構造を用いたガンダイオード
は、例えば以下のように作製される。

【０００３】図７（ａ）〜（ｃ）は、従来のガンダイオ
ードの製造方法を示す工程図である。

【０００４】まず、図７（ａ）に示すように、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰなどからなる基板１１１の表主面上に活性層
とそれを挟む高濃度不純物層とからなる厚さ１０μｍ程
度の動作層１１２をエピタキシャル成長する。

【０００５】さらに、各素子部分の境界領域に格子状の
溝である凹部１１３を設け、基板１１１の表主面上全面
にＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／メッキＡｕを順次積層し、金
属箔１１４を形成する。メッキＡｕ層は３０μｍ以上の
厚さとし、動作層１１２からの放熱を有利にする。

【０００６】次に、図７（ｂ）に示すように，低硬度の
金属箔１１４側を保持板１１５にワックスなどにより固
定した後、基板１１１の裏主面側から凹部１１３が露出
するまで削ることで、ほぼ動作層１１２の厚みとする。

【０００７】その後、図７（ｃ）に示すように、目的と
する素子形状に対応した（例えば直径８０μｍの円形
の）電極１１６を基板１１１の削られた裏主面上に形成
し、電極１１６が形成されていない動作層１１２部分を
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などの異方性エッチ
ングにより除去し、メサ状の素子部１１７を形成する。

【０００８】そして、ダイシングソーやエッチングによ
り金属箔１１４を１ｍｍ以下に切断して各素子に分割し
ている。

【０００９】また、このような製造方法のほかに、予め
金属箔１１４を個々の素子毎に分離した状態に施してお
き、基板１１１の加工（削る）を完了した時点で、個々
の素子を持つ分割された金属箔１１４を作製するような
方法も行われている。

【００１０】個々の素子に分割後は、電極１１６にダイ
ボンディングを行い、各素子のパッケージングを行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体素子の製造方法では、１チップ毎に分割された各
素子を効率的に配列させることが困難であるという問題
があった。

【００１２】すなわち、上述した切断等による素子の分
割には、金属箔１１４をワックスなどで保持板１１５に
固定して行うため、分割後は該ワックスを洗浄により除
去して金属箔１１４の熱伝導性を良好にしておく必要が
ある。

【００１３】その際、分離された各素子を１個ずつ洗浄
するのは、多大な時間を要する。他方、多数の分離素子
を同時に洗浄する場合には、その後の素子の配列が極め
て難しくなる。このような場合には素子の配列に際し、
低硬度の金属箔１１４が変形したり、キズが付いたりし
て、その後のダイボンディング工程が困難となり、製品
の歩留まりが低下する。

【００１４】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、半導体素子が
形成された低硬度の金属箔を効率的に配列し得る半導体
素子の製造方法を提供することである。またその他の目
的は、製品の歩留まりを向上させることが可能な半導体
素子の製造方法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、低硬度の金属から成る金属箔の一
面上に半導体素子部を形成し、その金属箔を溶媒中に分
散し、前記溶媒を吸引する吸引手段を有する吸着面に前
記金属箔を吸着して配置することにある。

【００１６】また、望ましくは、前記金属箔は、Ａｕを
含んだものであって、大きさを１ｍｍ以下とする。

【００１７】望ましくは、前記半導体素子部は、前記金
属箔と同程度以下の大きさで形成する。

【００１８】望ましくは、前記溶媒により、前記半導体
素子部が形成された金属箔の最終洗浄を行う。

【００１９】望ましくは、前記半導体素子部が形成され
た金属箔を非機械的手法により溶媒中に分散する。

【００２０】望ましくは、前記吸着面は、前記金属箔よ
りも若干の大きい面積の枠領域で区切る。

【００２１】望ましくは、前記吸着面は、前記溶媒中に
分散した金属箔の動方向とは異なる方向に向ける。

【００２２】望ましくは、前記吸引手段は、前記吸着面
に設けられた吸引孔を通して前記溶媒を吸引する。

【００２３】望ましくは、前記金属箔の配置は、前記吸
着面に吸着された金属箔を１つずつピックアップ、又は
多数個を同時にピックアップする治具を用いて行う。

【００２４】

【作用】上述の如き半導体素子の製造方法によれば、溶
媒中に分散された半導体素子部を有する低硬度の金属箔
を、吸引手段による溶媒吸引時に吸着面に吸着し、配置
するので、分割された各素子を自動的に配列させること
ができる。

【００２５】上述の半導体素子の製造方法において、前
記金属箔はＡｕを含んだものであって、大きさが１ｍｍ
以下である場合は、金属箔が熱伝導性に優れたものとな
ると共に、作業者の視覚により配置するのが困難な金属
箔であっても自動的に配置することができる。

【００２６】上述の半導体素子の製造方法において、前
記半導体素子部を、前記金属箔と同程度以下の大きさで
形成する場合は、機械的に弱い金属箔であっても自動的
に配置することができる。

【００２７】上述の半導体素子の製造方法において、前
記溶媒により、前記半導体素子部が形成された金属箔の
最終洗浄を行うことにより、洗浄の回数を減らすことが
できる。

【００２８】上述の半導体素子の製造方法において、前
記金属箔を非機械的手法により溶媒中に分散することに
より、この分散時において半導体素子及び金属箔にキズ
が付きにくくなる。

【００２９】上述の半導体素子の製造方法において、前
記吸着面を金属箔よりも若干の大きい面積の枠領域で区
切ることにより、１個の吸着面に１つの半導体素子が確
実に吸着される。

【００３０】上述の半導体素子の製造方法において、前
記吸着面を溶媒中に分散した金属箔の動方向とは異なる
方向に向けることにより、１個の吸着面に複数の半導体
素子が重って吸着されることを防ぐことができる。

【００３１】上述の半導体素子の製造方法において、吸
引手段が、前記吸着面に設けられた吸引孔を通して前記
溶媒を吸引することにより、金属箔を吸着面に簡易かつ
的確に吸着することができる。

【００３２】上述の半導体素子の製造方法において、前
記金属箔の配置は、吸着面に吸着された金属箔を１つず
つピックアップ、又は多数個を同時にピックアップする
治具を用いて行うことにより、金属箔を簡易且つ正確に
配置することができる。

【００３３】

【実施例】本発明の第１実施例であるガンダイオードの
製造方法を図１〜図５を用いて説明する。

【００３４】図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施例における
素子部の作製を示す工程図である。

【００３５】図１（ａ）に示すように、ＩｎＰからなる
基板１の表主面上に活性層とそれをはさむ高濃度不純物
層とから成る厚さ１０μｍ程度の動作層２をＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長）法によりエピタキシャル成長
する。

【００３６】各素子部分の境界領域を２０μｍの幅で開
口した第１のマスク（図示せず）を設け、開口部分をウ
ェットエッチングすることにより、格子状の深さ約１０
μｍのＶ字型の溝である凹部３（グリッド部）を１５０
μｍ間隔で設ける。

【００３７】さらに、この凹部３上に厚さ約３０μｍの
電解めっきＡｕ層よりなる保持層４を設ける。

【００３８】第１のマスクを除去した後、動作層２上の
素子部に対応した領域に直径１２０μｍの円形の開口を
有する第２のマスクを設け、図１（ｂ）に示すように、
開口部に、ＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／電解めっきＡｕを順
次積層し、下部電極となる金属箔５（厚さ：１０〜３０
μｍ、直径：１２０μｍ程度）を形成する。図２にその
平面図を示すように保持層４と金属箔５とは連続してお
らず、それぞれ独立している。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、金属箔５
側を石英ガラス平板から成る支持板６に接着用ワックス
７により固定した後、基板１の裏主面側から凹部３底部
の保持層４が露出するまでアルミナ研粒を用いて研磨す
ることで、ほぼと動作層２の厚みとする。

【００４０】そして、ＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／電解めっ
きＡｕを順次積層した多層金属箔からなり、目的とする
素子形状に対応した直径５０μｍの円形の電極８を研磨
された基板１ａ上に形成する。電極５が形成されていな
い動作層２部分をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に
よる異方性エッチングにより除去する。

【００４１】これにより、図１（ｄ）に示すように、電
極８領域以外の動作層２の部分は全て除去されて、凹部
３に設けられた保持層４は分離され、各素子部９は各独
立した金属箔５を介して，整列された状態で支持板６上
に分離される。

【００４２】このようにして、支持板６上の各素子部９
を作製した後、この状態の各素子部９を、図３に示すよ
うに、容器１１に満たされたアセトンなどの溶媒浴１２
に浸漬して接着用ワックス７を溶解し、洗浄を行う。

【００４３】そして、接着用ワックス７の洗浄後におい
て、容器１１の底部側面側に設けられたガス吹き込み口
１３より、溶媒浴１２中へ不活性気体（窒素や空気な
ど）を吹き込み、溶媒浴１２のバブリングを行う。容器
１２の下部全面には多孔質のガラス板１４が設けられて
おり、不活性気体の吹き込みにより溶媒浴１２が均一に
バブリングされ、素子部９が溶媒浴１２中に程良く分散
される。

【００４４】この時、溶媒浴１２中に浮遊する各素子部
９を整列回収するための吸着装置１５を、その吸着体１
５ａの吸着面が下向きになるように（つまりバブリング
による素子部９の動方向とは逆方向に向くように）、溶
媒浴１２中に挿入する。

【００４５】吸着装置１５は、図４に示すような吸着体
１５ａを備えており、その吸着体１５ａの吸着面は、金
属箔５よりも若干の大きい面積の円形領域（例えば直
径：３００μｍ）に枠１５ｂ（例えば高さＺ１：１００
〜２００μｍ）によって複数のに区切られている。そし
て、吸着体１５の各吸着面のほぼ中央には、吸引孔１５
ｃ（口径：前記円形領域の１０〜４０％）がそれぞれ１
個ずつ穿設され、該吸引孔１５ｃが図示しないアスピレ
ータ等の真空装置に連結された吸引管１６に連通されて
いる。

【００４６】そして、前述のバブリングを開始すると同
時に、真空装置を作動して吸着装置１５の吸引孔１５ｃ
を通して容器１１中の溶媒１２の吸引も始める。これに
よって、溶媒浴１２中に分散して浮遊している各素子部
９は、図５に示すように吸着体１５ａの各吸着面に１個
ずつ整列状態で吸着される。即ち、一旦１個の素子部９
を吸着させた吸着面は、その素子部９によって吸引孔１
５ｃが塞がれるため、それ以上の素子部９を吸着させな
い。なお、吸引された溶媒は、再び容器１１に戻され
る。

【００４７】そして、吸着体１５ａの全ての吸着面に素
子部９を吸着させた段階で、その吸着状態を保ったまま
吸着装置１５を溶媒浴１２から取り出し、溶媒で洗浄す
る。その後、前記吸着体１５ａを吸着装置１５から取り
外し、１枠に１個の素子部９が入ったままの状態で次工
程のアセンブリ工程に渡し、各素子部９を自動的にピッ
クアップしてボンディングする。

【００４８】なお、この素子部９を吸着体１５ａから自
動的にピックアップするには、例えば１ずつピックアッ
プする治具、あるいは多数を同時にピックアップする治
具を用いて行う。

【００４９】図６は、本発明の第２実施例に係るガンダ
イオードの製造方法を説明するための図であり、図３に
対応するものである。なお、上記第１実施例と共通する
要素には同一の符号が付されている。

【００５０】本実施例は、上記第１実施例のガンダイオ
ードの製造方法において、吸着装置１５を溶媒浴１２中
に挿入する際に、吸着面１５ａが容器１１の側面側に向
くようにしたものである。

【００５１】このように吸着装置１５を容器１１の側面
側に向くように挿入しても、上記第１実施例と同様の作
用効果が得られる。

【００５２】なお、本発明は上記実施例に限定させず種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。

【００５３】（１）上記実施例では、溶媒浴１２中の各
素子部９を分散させるためにバブリング法を用いたが、
超音波振動を与えて各素子部９を溶媒により洗浄するこ
とにより、同時に各素子部９を溶媒１２中に分散させる
ようにしてもよい。さらに、撹拌棒などにより機械的に
溶媒１２を撹拌して分散させることも可能であるが、こ
の場合各素子部９を破損することがあるので、バブリン
グ，超音波振動等の非機械的手法により分散することが
望ましい。

【００５４】（２）上記実施例では、支持板６上に各素
子部９を作製した後、この状態の各素子部９を溶媒浴１
２に浸漬して洗浄し、その後、吸着体１５ａの全ての吸
着面に素子部９を吸着させた段階で、その吸着状態を保
ったまま吸着装置１５を溶媒浴１２から取り出し、再び
溶媒で洗浄しているが、溶媒浴１２での洗浄を最終洗浄
としてもよい。従って、この溶媒１２は洗浄剤であって
もよい。

【００５５】（３）上記実施例では、各吸着面に吸引孔
１５ｃを１個ずつ設けたが、多数の吸引孔１５ｃを設け
て、多孔質の吸引としてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、低硬度の金属から成る金属箔の一面上に半導体素子
部を形成し、その金属箔を溶媒中に分散し、前記溶媒を
吸引する吸引手段を有する吸着面に前記金属箔を吸着し
て配置するので、各素子を効率的に配列させることが可
能となる。これにより、製品の歩留まりを向上させるこ
とが可能となるとなると共に、製造時間の短縮化も図る
ことができる。

【００５７】前記金属箔はＡｕを含んだものであって、
大きさを１ｍｍ以下とすることにより、金属箔は信頼性
が向上する共に、作業者の視覚により配置するのが困難
な金属箔であっても自動的に配置することができる。

【００５８】前記半導体素子部を、前記金属箔と同程度
以下の大きさで形成することにより、機械的に弱い金属
箔であっても自動的に配置することができる。

【００５９】前記溶媒により、前記半導体素子部が形成
された金属箔の最終洗浄を行うことにより、洗浄の回数
を減らすことが可能となる。

【００６０】前記金属箔を非機械的手法により溶媒中に
分散することにより、この分散時において半導体素子及
び金属箔にキズが付きにくくなる。

【００６１】吸着面を金属箔よりも若干の大きい面積の
枠領域で区切ることにより、１個の吸着面に１つの半導
体素子が確実に吸着される。

【００６２】吸着面を溶媒中に分散した金属箔の動方向
とは異なる方向に向けることにより、１個の吸着面に複
数の半導体素子が重って吸着されることを防ぐことがで
きる。

【００６３】吸引手段が、前記吸着面に設けられた吸引
孔を通して前記溶媒を吸引することにより、金属箔を吸
着面に簡易かつ的確に吸着することができる。

【００６４】金属箔の配置は、吸着面に吸着された金属
箔を１つずつピックアップ、又は多数個を同時にピック
アップする治具を用いて行うことにより、金属箔を簡易
且つ正確に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における素子部の作製を示す工程図
である。

【図２】第１実施例における保持層と金属箔との配置を
示す平面図である。

【図３】第１実施例における素子部の分散工程を説明す
るための模式図である。

【図４】吸着体の構造を示す図である。

【図５】素子部の吸着状態を示す図である。

【図６】第２実施例の素子部の分散工程を説明するため
の模式図である。

【図７】従来のガンダイオードの製造方法を示す工程図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 動作層 ４ 保持層 ５ 金属箔 ６ 支持板 ７ ワックス ８ 電極 ９ 素子部 １１ 容器 １２ 溶媒浴 １５ 吸着装置 １５ｃ 吸引孔 １５ｂ 枠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低硬度の金属から成る金属箔の一面上に
   半導体素子部を形成し、 その金属箔を溶媒中に分散し、 前記溶媒を吸引する吸引手段を有する吸着面に前記金属
   箔を吸着して配置することを特徴とする半導体素子の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記半導体素子部は、前記金属箔と同程
   度以下の大きさで形成されたことを特徴とするで請求項
   １記載の半導体素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記溶媒により、前記半導体素子部が形
   成された金属箔の洗浄を行うことを特徴とする請求項１
   又は２記載の半導体素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記吸着面は、前記金属箔よりも若干の
   大きい面積の枠領域で区切られていることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体素子の製造方
   法。