DE3124947C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterbauelements - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines LeistungshalbleiterbauelementsInfo
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Abstract
Zur Herstellung einer Hohlkehle (6) in der Mantelfläche (2) des Aktivteils (1) eines Leistungshalbleiterbauelements wird in einem ersten Verfahrensschritt die Mantelfläche (2) mit Hilfe von zwei Sandstrahlen (5) hergestellt, die mit zwei auf die Siliziumoberflächen (10, 11) gerichteten, unter einem stumpfen Winkel ( α) zu den Oberflächen (10, 11) des Aktivteils (1) orientierten, in einer gemeinsamen Ebene liegenden Düsen (3, 4) auf die relativ zu den Düsen (3, 4) bewegte Siliziumoberflächen (10, 11) gestrahlt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt wird mit Hilfe eines Sandstrahls (8) aus einer dritten Düse (7) die endgültige Kontur der Hohlkehle (6) erzeugt.
Description
anzugeben, welches mit einfachen Mitteln die Herstellung einer gleichmäßigen und optimal profilierten Hohlkehle
in der Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterbauelements mit Hilfe des Sandstrahlverfahrens
herzustellen erlaubt
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ciurch die Merkmale
im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst Bei diesem Verfahren wird die Hohlkehle in zwei Schritten
hergestellt, wobei im ersten Schritt die Manteltiäche
mit Hilfe von zwei Sandstrahlen hergestellt wird, die mit zwei auf die Siliziumoberflächen (Stirnflächen) gerichteten,
unter einem stumpfen Winkel zu den Stirnflächen des Aktivteils orientierten, in einer gemeinsamen zu der
Mittelebene der Stirnflächen des Aktivteils senkrechten Ebene liegenden Düsen auf die relativ zu den Düsen
bewegte Stirnflächen gestrahlt werden, bevor im zweiten Schritt mit Hilfe des Sandstrahls aus der dritten
Düse die endgültige Kontur der Hohlkehle erzeugt wird.
Die Bewegung des Aktivteils relativ zu den Düsen wird in der Mehrzahl der Fälle dadurch realisiert, daß
der Aktivteil rotiert während die Düsen feststehen. Dieses Verfahren läßt sich besonders bei der Herstellung
von kreisrunden Aktivteilen anwenden. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß zur Herstellung von anders geformten
Aktivteilen auch die Düsen selbst bewegt werden können.
Die beiden Düsen, die beim ersten Schritt eingesetzt werden, sind vorzugsweise in einem Winkel von 95° bis
150°, insbesondere 135°, zu den Stirnflächen des Aktivteils orientiert Auf diese Weise ist es möglich, bei geeignet
eingestelltem Sandstrahldruck eine absolut senkrecht zu den Stirnflächen des Aktivteils gerichtete, von
mechanischen Beschädigungen freie Mantelfläche zu erzeugen, die Voraussetzung für eine optimal wirksame
Hohlkehle ist. Obwohl die beiden Düsen unter einem Winkel auf den Aktivteil gerichtet werden, ergibt sich
eine Mantelfläche, die eben und zu den beiden Stirnflächen senkrecht ausgerichtet ist Es entsteht dabei ein
schmaler Siliziumring als Abfall.
Die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen den Düsen und dem Aktivteil wird während des ersten
Schrittes vorteilhafterweise höher, und zwar vorzugsweise mehr als doppelt so hoch, eingestellt als während
des zweiten Schrittes. Diese Maßnahme sorgt mit den schon beschriebenen Maßnahmen sowie mit den noch
zu beschreibenden in gleicher Weise dafür, daß eine optimale Hohlkehle herausgearbeitet wird bei minimalem
Verbrauch an Zeit und Material und bei minimalem Verlust an aktivem Halbleitermaterial.
Vorzugsweise wird ein Strahlsand mit abgerundeten, vorzugsweise linsenförmigen, Körnern verwendet. Es
hat sich herausgestellt daß eine derartige Kornform gegenüber allen anderen Kornformen die besten Ergebnisse
bringt
Obwohl Sandstrahlvorrichtungen zur Herstellung von Leistungshalbleiterbauelementen bereits bekannt
und gebräuchlich sind, hat es sich herausgestellt, daß diese üblichen Vorrichtungen nicht ohne weiteres zur
Herstellung der Hohlkehle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind. Vorteilhafterweise besitzen
die beiden im ersten Verfahrensschritt verwendeten Düsen eine Düsenöffnung mit rechteckigem Querschnitt,
wobei die längere Rechteckseite parallel zur Mittelebene des Thyristoraktivteils orientiert ist. Dabei
sollten die Düsenöffnungen jeweils einen Abstand von 0,5 mm bis 3 mm, vorzugsweise 1 mm, von der Stirnfläche
des Aktivteils besitzen. Die im zweiten Verfahrensschritt benutzte dritte Düse sollte dagegen eine Düsen-Öffnung
mit rundem Querschnitt besitzen und einen Abstand von 0,5 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm, von der
Mantelfläche haben.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematisierte Darstellung des ersten Verfahrensschrittes und
Fig.2 eine schematisierte Darstellung des zweiten Verfahrensschrittes.
Man erkennt den Aktivteil 1 eines Leistungshalbleiterbauelements, welcher um eine senkrechte Achse mit
einer Drehzahl π 1 rotiert Man erkennt ferner zwei Düsen 3,4, die einen Sandstrahl 5 unter einem Winkel a
auf die Stirnflächen 10 und 11 des Aktivteils 1 strahlen. Es entsteht dann die senkrechte Mantelfläche 2, wobei
ein schmaler Siliziumring 12 abfällt Die geknickt dargestellten Düsen können auch gestreckte Düsen sein. Der
Winkel α liegt zwischen 95° und 150°; die Drehzahl η 1
beträgt vorzugsweise 500 U/min. Die Düsenöffnungen haben jeweils einen Abstand von 0,5 mm bis 3 mm, vorzugsweise
1 mm zu den Oberflächen 10 bzw. 11 des Aktivteils 1. Beide Düsen 3,4 liegen in einer gemeinsamen
Ebene, die ihrerseits senkrecht auf der Mittelebene 9 des Aktivteils 1 steht Die Düsenöffnungen haben einen
rechteckigen Querschnitt
In F i g. 2 erkennt man, daß eine dritte Düse 7 mit rundem Querschnitt der Düsenöffnung einen Sandstrahl
8 auf die Mantelfläche 2 des Aktivteils 1 strahlt Die Düse 7 liegt genau in der Mittelebene 9 des Aktivteils 1.
Der Aktivteil 1 rotiert mit einer Geschwindigkeit π 2 von 200 U/min. Der Abstand der Düsenöffnung von der
bestrahlten Fläche beträgt 0,5 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm. In der Mantelfläche des Aktivteils 1 entsteht
dabei die gewünschte Hohlkehle 6.
Als Strahlsand wird in beiden Verfahrensschritten ein Material mit abgerundeten, vorzugsweisen linsenförmigen
Körnern verwendet Solche Materialien sind handelsüblich erhältlich. Die exakte Form der sowohl im
ersten als auch im zweiten Verfahrensschritt herausgearbeiteten Geometrien kann in gewissen Umfang auch
durch Einstellen des Sandstrahldrucks beeinflußt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
Patentansprüche: einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines
Leistungshalbleiterbauelements mit Hilfe eines Sand-
1. Verfahren zum Herstellen einer Hohlkehle (6) in Strahls, der mit einer in der Mittelebene des Aktivteils
der Mantelfläche (2) des Aktivteils (1) eines Lei- 5 liegenden Düse auf die relativ zur Düse bewegte Manstungshalbleiterbauelements mit Hilfe eines Sand- telfläche gestrahlt wird. Die Erfindung betrifft ferner
Strahls (8), der mit einer in der Mittelebene (9) des eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aktivteils (1) liegenden Düse (7) auf die relativ zur Sandstrahlverfahren werden in der Halbleiterferti-Düse (7) bewegte Mantelfläche (2) gestrahlt wird, gung für verschiedene Zwecke eingesetzt Aus der DE-dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl- ίο PS 12 23 953 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gräkehle (6) in zwei Schritten hergestellt wird, wobei im ben in einer Stirnfläche eines Halbieiterplättchens beersten Schritt die Mantelfläche (2) mit Hilfe von zwei kannt, bei dem gegen die bewegte Oberfläche des HaIb-Sandstrahlen (5) hergestellt wird, welche mitteis leiterplättchens ein Sandstrahl gerichtet wird, wobei der
zweier Düsen (3,4), die in einer gemeinsamen, zu den Sandstrahl auf die Halbleiterplättchen-Oberfläche unter
Stirnflächen (10, 11) des Aktivteils (1) senkrechten 15 einem spitzen Winkel auftrifft Aus der DD-PS 1 29 716
Ebene liegen, unter einem solchen stumpfen Winkel ist es bekannt Halbleiterplättchen aus einem Halblei-(«) gegen die bewegten Stirnflächen (10,11) d.;s Ak- tersubstrat herauszuschneiden, indem auf die bewegte
tivteils(l) gerichtet werden, daß eine zu den Stirnflä- Oberfläche des Halbleitersubstrats ein Sandstrahl gechen (10,11) senkrechte Mantelfläche (2) des Aktiv- richtet wird.
teils (1) gebildet wird, bevor im zweiten Schritt mit 20 Verfahren zur Herstellung einer Hohlkehle in der
Hilfe des Sandstrahls (8) aus der dritten Düse (7) die Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterendgültige Kontur der Hohlkehle (6) erzeugt wird, bauelements mit Hilfe eines Sandstrahls, wie eingangs
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- beschrieben, sind aus der DE-OS 23 54 854 und der DE-zeichnet daß die beiden ersten Düsen (3, 4) unter PS 14 39 215 bekannt Die dabei auftretenden Probleme
einem Winkel (λ) von 95° bis 150° zu den Stiinflä- 25 werden anhand der DE-PS 14 39 215 beschrieben, aus
chen (10,11) des Aktivteils (1) orientiert werden. der ein Leistungshalbieiterbauelement bekannt ist in
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dessen Aktivteil mindestens zwei aufeinanderfolgende,
zeichnet daß die beiden ersten Düsen (3, 4) unter in ihrem Sperrverhalten in entgegengesetzter Richtung
einem Winkel (<x) von 135° zu den Stirnflächen (10, wirkende pn-Übergänge vorhanden sind, welche zwei
11) des Aktivteils (1) orientiert werden. 30 höher dotierte schichtförmige Zonen von einer dazwi-
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch sehen liegenden, niedriger dotierten schichtförmigen
gekennzeichnet daß die Geschwindigkeit der ReIa- Zone abgrenzen, wobei die Mantelfläche der mittleren,
tivbewegung zwischen den Düsen (3,4; 7) und dem niedriger dotierten Zone auf ihrem ganzen Umfang eine
Aktivteil (1) während des ersten Schrittes höher ein- Hohlkehle aufweist die in ihren den beiden pn-Ubergestellt wird als während des zweiten Schrittes. 35 gangen zugewandten Bereichen mit der jeweils nächst-
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch liegenden pn-Übergangsfläche einen spitzen Winkel bilgekennzeichnet daß die Geschwindigkeit der ReIa- det Eine derartige Hohlkehle bei einem Leistungshalbtivbewegung zwischen den Düsen (3,4; 7) und dem leiterbauelement hat den Vorteil, daß die Oberflächen-Aktivteil (1) während des ersten Schrittes mehr als feldstärke stark verringert wird, so daß die Spannungsdoppelt so hoch eingestellt wird wie während des 40 festigkeit des Halbleiterbauelements auf extrem hohe
zweiten Schrittes. Werte von mehreren 1000 V angehoben werden kann,
H 6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprü- ohne daß gleichzeitig der stromführende Querschnitt
i* ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlsand des Aktivteils übermäßig verringert werden muß.
it mit abgerundeten Körnern verwendet wird. In derselben Patentschrift ist bereits angegeben, daß
j| 7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprü- 45 diese Hohlkehle mit Hilfe eines Strahls feiner, beispiels-
jp ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß Strahlsand weise aus reinem Quarz bestehender, Körner herge-
'fi mit linsenförmigen Körnern verwendet wird. stellt werden kann, der mit einer Düse auf die Mantelflä-
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ehe des Aktivteils gestrahlt wird.
*·! nach den Ansprüchen 1,2 oder 3,4 oder 5,6 oder 7, Bei der praktischen Durchführung des in der obenge-
iC. dadurch gekennzeichnet daß die beiden ersten Du- 50 nannten Patentschrift beschriebenen Verfahrens hat
i| sen (3, 4) jeweils einem Abstand von 0,5 mm bis sich jedoch herausgestellt daß die fertig profilierten Ak-
p 3 mm, vorzugsweise 1 mm, von der Oberfläche (10, tivteile nur selten die theoretisch möglichen Werte er-
h 11) des Aktivteils (1) besitzen. brachten. Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß
:';? 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- dies darauf zurückzuführen ist, daß in der Randkontur
zeichnet daß die beiden ersten Düsen (3, 4) eine 55 noch mechanische Fehler vorhanden sind, die von den
% Düsenöffnung mit rechteckigem Querschnitt besit- dem Sandstrahlprozeß vorhergehenden Verfahrens-
zen, wobei die längere Rechteckseite parallel zur schritten, wie Läppen, Ätzen, Diffundieren, usw. herrüh-
;'; Mittelebene (9) des Aktivteils (1) orientiert ist. ren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch Die Untersuchungen haben ferner gezeigt, daß es
■ι gekennzeichnet, daß die dritte Düse (7) eine Düsen- 60 nicht allein genügt, die von den Herstellungsprozessen
N Öffnung mit rundem Querschnitt besitzt. herrührenden Randbeschädigungen zu beseitigen, son-
'S 11. Vorrichtung nach Anpruch 8, 9 oder 10, da- dem daß eine gleichmäßige Hohlkehle am gesamten
durch gekennzeichnet, daß die dritte Düse (7) einen Umfang des Aktivteils nur dann realisierbar ist, wenn
Abstand von 0,5 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm, die Mantelfläche zuvor überall gleichmäßig, und zwar
von der Mantelfläche (2) besitzt. 65 vorzugsweise absolut senkrecht zu der Oberfläche gerichtet ist.
i, Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dieser Erkenntnis die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19813124947 DE3124947C2 (de) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterbauelements |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19813124947 DE3124947C2 (de) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterbauelements |
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|---|---|
| DE3124947A1 DE3124947A1 (de) | 1983-01-20 |
| DE3124947C2 true DE3124947C2 (de) | 1985-12-05 |
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ID=6135337
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| DE19813124947 Expired DE3124947C2 (de) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Hohlkehle in der Mantelfläche des Aktivteils eines Leistungshalbleiterbauelements |
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1981
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Also Published As
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