JP2004502302A - 半導体デバイス及び製造方法 - Google Patents

Abstract

半導体デバイスを製造する方法が、半導体ウェーハ（８）を取り、非導電性領域（１１）及び導電性領域（１５）を構成し、導電性領域に電気接触手段（１０）を準備し、ウェーハを複数のダイに分離する段階を含む。ウェーハスケールの組立部品を使用することによって、何千のデバイスが、在来のパッケージング工程に比べてかなりの作業者の介入なしに、単一の加工ステップで同時にパッケージングされる。絶縁ウェーハ（１２）が半導体ウェーハ上に配置され、そこに接着されるのがよく、絶縁ウェーハは、半導体ウェーハの導電性領域と整合する複数のテーパー付きの開口（１３）を有する。

Description

【０００１】
本発明は半導体パッケージングに関し、特に、限るわけではないが、放射線源のような自動レーダー装置に使用されるようなガンダイオードのパッケージングに関する。
【０００２】
ガンダイオードのような半導体デバイスを封入するための従来周知の構成がピコピルパッケージの横断面図である図１に概略的に示されている。これは、半導体ダイ１のための工業標準封入である。それは、比較的重く金めっきされた銅のねじ山付き主本体２を含み、本体２は、図示されているように、その上面から突出している小さな円筒刑のペデスタル３を有する。円筒形のセラミックリング４が主本体１の上面にろう付けされ、そしてペデスタル３を取り囲む。半導体ダイ１はペデスタル３上に配置され、そしてセラミックリング４によって取り囲まれている。金めっきされたコバールキャップ５が、パッケージをシールするためにセラミックリング４の上面にろう付けされている。電気接続がダイ１とキャップ５との間の細い金リード線６によって半導体ダイになされている。使用中、直流電圧が、陽極として作用するキャップ５と陰極である主本体２との間に加えられる。構成部品の組立は熟練した、労働集約作業であり、実際の構成部品は比較的高価であるため、その結果、封入されたデバイスもまた高価である。
【０００３】
本発明は、特にガンダイオードの製造をどのように改良するのかを考えたときに生まれた。
本発明の第１の側面によれば、半導体デバイスを製造する方法が、半導体ウェーハを取り、非導電性領域及び導電性領域を構成し、導電性領域に電気接触手段を準備し、ウェーハを複数のダイに分離する段階を含む。
【０００４】
本発明は、特に、ダイオードデバイスの製造、特にガンダイオードに適用できる。ウェーハースケールの組立部品を使用することによって、何千のデバイスが、在来のパッケージ工程に比べてかなりの作業者の介入なしに、単一の加工ステップで同時にパッケージされる。例えば、共通のウェーハから得られるすべてのダイオードに関する電気接触が単一のステップでなされてもよい。ダイをキャップ付きの周囲セラミック構成部品で包囲し、且つ細い金のリード線を取り付ける必要が完全に回避される。後組立用のキャップ、セラミックリングのような個々の構成部品の製造が不要となる。
【０００５】
電気接触手段は、導電性又は非導電性領域が構成される前に準備されるのがよい。その場合、電気接触手段は、加工ステップ中１つの領域を遮蔽するマスクとして使用されるのがよい。このことにより、導電性領域との電気接続とその領域によって占有されるボリュームとの間で自動位置合わせを成し遂げることができる。好ましい１つの方法では、非導電性領域はイオン注入を使用して構成とされるが、他の技術を使用してもよい。
【０００６】
ある有利なステップでは、絶縁ウェーハが半導体ウェーハ上に配置され、そしてそこに接着され、絶縁ウェーハは、半導体ウェーハの導電性領域と整合する複数の開口を有する。次いで、電気接触手段の部分は絶縁ウェーハ上にあるのがよい。これは、回路又は導電性トラック又はリード線に容易に接続される最終デバイスの有効部品のまわりに比較的大きい導電性領域を提供する。好ましくは、絶縁ウェーハの開口はテーパー付き側面を有し、それによって、半導体ウェーハの導電性領域との接続のための導電性層の蒸着を容易にする。
【０００７】
本発明の第２の側面によれば、半導体ダイオードが、導電性領域及びこれを取り囲む非導電性領域を有する半導体材料からなり、電気絶縁又は半絶縁材料の層が非導電性領域上にあり、電気接触手段が導電性領域の表面及び層上にある。好ましくは、ダイオードはガンダイオードである。
【０００８】
本発明の第２の側面によるダイオードは、非支持結合リード線がダイオードとの接続に必要とされる従来入手できるデバイスに比べて特に堅牢である。本発明はまた、製品輸送中、回路への組み込み中及び使用時、例えば、製品が相当な振動を経験する環境で使用される場合でも、取り扱いの軽減につながる。したがって、本発明によるデバイスは大量消耗製品の使用に特に適している。層は、例えば、ガラス又はセラミックのものでもよいし、半絶縁ヒ化ガリウム材料のような半絶縁材料のものでもよい。
【０００９】
本発明を実施する１つの方法を今添付図面を参照して例示として説明する。
図２は本発明によるパッケージされた半導体デバイスを概略的に示す。
図２を参照すると、ガンダイ７が概略断面図で示されている。それは、この場合には、ヒ化ガリウムでできた単一の半導体ウェーハ８に形成された多くの何千もの同様な構造のうちの１つの構造にすぎない。
【００１０】
製造工程では、まず、ウェーハ８はその下面が電気めっきされ、電気接触子９及びヒートシンクを与えるために数ミクロンの厚さまで化学的に薄くされる。次いでウェーハの各ガンダイに関して、第２の環状電気接触子１０がウェーハ８の上面に置かれる。引き続いて、ウェーハは環状接触子１０の下でない領域を電気的に絶縁にするためにイオン衝撃にさらされ、この打込み絶縁領域を１１で示す。次いで、一列のテーパー孔１３を有する、例えばガラス又はセラミックの絶縁ウェーハ１２が半導体ウェーハ８に結合され、環状接触子１０は位置合わせの補助として役立ち、孔１３は接触子１０と整合する。次いで、他の金属被膜層１４が絶縁ウェーハ１２の上面に蒸着され、環状接触子１０と接続する。最後に、個々のダイは標準的なダイシング技術を使用して分離される。打込み絶縁領域１１は、イオン衝撃にさらされていない半導体ウェーハ８の部分のまわりに横方向のシールドを提供し、この非損傷領域１５は完成したデバイスの環状移行領域である。
【００１１】
他の方法では、半絶縁材料の層が、別々に加工されるガラス又はセラミックウェーハを使用する代わりに使用される。このことは、例えば、最初のヒ化ガリウムウェーハの構成部分として形成される半絶縁ヒ化ガリウムであってもよい。その場合、バイアホールが半導体ウェーハの導電性領域を示す半絶縁材料にエッチングされる。
他の実施形態では、図示していないが、ガンダイの移行領域は図２に示す環状形態の代わりに円形断面領域を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガンダイオードのような半導体デバイスを封入するための従来周知の装置である。
【図２】本発明によるパッケージされた半導体デバイスを示す。

Claims (14)

1. 半導体ウェーハを取り、非導電性領域及び導電性領域を構成し、導電性領域に電気接触手段を準備し、ウェーハを複数のダイに分離する段階を含む、半導体デバイス製造方法。
2. 電気接触手段が、非導電性領域及び導電性領域を構成する段階中ウェーハの領域を遮蔽するためのマスクを含む、請求項１に記載の方法。
3. 非導電性領域がイオン注入によって構成される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 少なくとも部分的に絶縁しているウェーハを半導体ウェーハに結合する段階をさらに含む、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 絶縁ウェーハが導電性領域と整合するように配置された開口を有する、請求項４に記載の方法。
6. 開口がテーパーしている、請求項５に記載の方法。
7. 電気接触手段の部分を絶縁ウェーハに置く段階をさらに含む、請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 少なくとも部分的に絶縁しているウェーハはガラス材料を含む、請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 少なくとも部分的に絶縁しているウェーハはヒ化ガリウムを含む、請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
10. 少なくとも部分的に絶縁しているウェーハはセラミック材料を含む、請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
11. 添付図面を参照して実質的に以下に説明されるような方法。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法によって製造される半導体ダイオード。
13. 導電性領域及び周囲非導電性領域を有する半導体材料からなり、少なくとも部分的に絶縁している材料が非導電性領域上にあり、電気接触手段が導電性領域の表面及び層上ある、半導体ダイオード。
14. 添付図面の図２を参照して、又は添付図面の図２に示されるような実質的に以下に説明されるような半導体ダイオード。