JP2886271B2 - 半導体装置の製造方法および砥石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、複数の層状の接合を有する円盤状の半導体
基板の外周端面近傍に絶縁用の溝を加工するための半導
体装置の製造方法および砥石に関する。

「従来の技術」 サイリスタ等の複数の層状の接合を有する円盤状の半
導体基板では、半導体基板の周縁部に複数の接合が露出
する。このような半導体装置では高電圧用のものが要求
されるので、要求を満たす手段として半導体基板の外周
縁に２段にベベリング加工が施こすことが行なわれてい
る。

周縁部をベベリング加工をする方法としては研磨剤を
吹き付るサンドブラスト法や円形砥石による研磨等があ
る。

従来の技術としては、例えば第６図に示すようなもの
がある。

第６図は円形砥石を使用して溝を研削するものを示し
ている。

温度補償板１上にロー材２を介してシリコンウエハで
ある半導体基板３をロー付して被加工物とし、この被加
工物に溝をベベリング研削加工する。

シリコンウエハの外周縁は不純物拡散時に廻り込み拡
散などが発生するので温度補償板の直径よりも相当に大
きく設定して切り落として予備成形する。

すなわち、第７図最外周の２点鎖線で示すシリコンウ
エハの原形の直径のままでベベリング研削加工すること
は加工時間が長くかかるので、ベベリング研削前の予備
成形として、温度補償板１の外径からはみ出している部
分を割って除去する。このため半導体基板３の外周縁は
示すようにギザギザの凹凸面となる。

前記被加工物は、回転する真空吸着台４に吸着し、こ
の吸着台４の回転軸と平行な回転軸を有しモータＭで回
転駆動かれる円形砥石５を図示のように隣接配置し、円
形砥石５の外周縁の凸部が半導体基板３の板厚の略中央
部になるように砥石の上下方向を調節する。

次いで、吸着台４、円形砥石５を回転させて半導体基
板１の周縁部を第８図に示すように中央部が凹状になっ
た横向きのＶ形断面の絶縁用の溝６が形成されるように
ベベリング加工する。この加工が終了した後、ベベリン
グされた表面に絶縁材を塗布し、あるいは電極を装着し
て半導体装置が完成する。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような従来の技術では、 1.シリコンウエハである半導体基板３とモリブデン円板
である温度補償板１とをロー付けした被加工物は、ロー
材を均一の厚みとするのが難しく、この被加工物を加工
装置の吸着台４に固定して回転させると半導体基板３の
端面は上下に振れるように回転し、これに円形砥石５を
合わせるのは容易でなく、加工しにくい。また、砥石が
研削する部分が振れることになるので、砥石が偏摩耗す
る。

2.このため溝形状は任意の形状とならず、窪み巾が不均
一になる。また、予備成形により生じたギザギザの外周
縁を加工するので半導体基板３の端部に割れカケ等が発
生しやすく、電気的特性のバラツキの原因となる。

3.従来方法ではシリコンウエハーの端面に任意の形状を
創成することは可能であるが、シリコンウエハーの表面
から掘り込むような円環状の溝を任意の形状で創成する
ことは不可能である。

4.予備成形なしに溝成形を行なおうとすると、予備成形
部分を全部研削しなければならないので、砥石が摩耗し
やすい。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、半導体基板の外周縁を予備成形しなくてもロ
ー付工程後から溝を加工することができ、予備成形を要
しないので外周縁のワレ・カケを発生させず、かつ相当
な自由度で外周縁に環状の溝を成形することができるよ
うにした半導体装置の製造方法および砥石を提供するこ
とを目的としている。

出願人は、前に、特開平１−26478号公報で開示され
た技術を開発しており、この技術によれば、砥石をある
程度自在に送って溝加工をすることができるので、この
技術を前提として本発明を成し遂げたものである。

「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするとこ
ろは、 １ 複数の層状の接合を有する円盤状の半導体基板の周
縁部に、表面から陥入し内周面に屈曲部を有する絶縁用
の溝を形成するためのものであり、半導体基板を緩速で
回転させ、周縁部を該半導体装置の外周部の表面に高速
で回転させながら当てて絶縁用の溝を加工する円盤形の
砥石であって、 砥石の周縁部に盤面から外方表面方向に斜めに延びる
突端を形成し、該突端の表面と盤面とのなす角度を前記
屈曲部の角度α２とし、周縁面は加工時に半導体基板の
層と略平行に形成したことを特徴とする砥石。

２ １項記載の砥石を用いた半導体装置の製造方法であ
って、 砥石の送り方向と該半導体基板の表面とがなす角度θ
２を砥石の突端の表面と半導体基板の表面とのなす角度
β２より大きく設定し、砥石を高速で回転させながらそ
の周縁部を緩速で回転する該半導体基板の外周部の表面
に当て、砥石を半導体基板の表面側から斜めに送って絶
縁用の溝を加工することを特徴とする半導体装置の製造
方法に存する。

「作用」 円盤状の半導体基板の周縁部に、表面から陥入し内周
面に屈曲部を有する絶縁用の溝を形成して半導体装置を
製造する方法は次のとおりである。

半導体基板は緩速で回転させ、円盤形の砥石は高速で
回転させながら周縁部を半導体装置の外周部の表面に当
てて送られる。

砥石の周縁部は送られるに従い半導体基板の表面から
研削しながら内部に進入する。砥石の盤面から外方表面
方向に斜めに延びる突端近傍は先端となって進み、その
進行方向は、半導体基板の表面とがなす角度θ２を砥石
の突端の表面と半導体基板の表面とのなす角度β２より
大きい。

砥石の周縁部は斜めに送られ、半導体基板の中心方向
にも移動するので、突端の表面側により絶縁用の溝の内
周面が研削される。また、砥石の周縁面は絶縁用の溝の
底を研削する。

砥石の周縁部が所定の位置に達すると、絶縁用の溝の
屈曲部を有する内周面が研削完了する。屈曲部は砥石の
突端と盤面とのなす角度である角度α２となる。

「実施例」 以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示してい
る。

製造対象である半導体装置10は例えばダイオード又は
サイリスタであって、温度補償板11上にロー材12を介し
てシリコンウエハである半導体基板20を８ロー付し、半
導体基板20の外周端面に横向きで中心方向に陥入したＶ
形断面の絶縁用の溝30を形成し、絶縁用の溝30に絶縁材
13を充填するとともに、上面に電極14を装着して成る。

半導体基板20はN⁺,N,Pの複数の層状の接合を有し軸心
Ｏを中心とした円盤形をしている。絶縁用の溝30は１段
目ベベル面31と２段目ベベル面32とにより構成され、１
段目ベベル面31と２段目ベベル面23との開き角度はα１
で、半導体基板20の表面21と１段目ベベル面31とのなす
角度はθである。

円盤形の砥石40は回転軸O1を中心に回転駆動されるも
ので、周縁部45において盤面41と周面46とのなす角度は
半導体基板20の絶縁用の溝30の開き角度を同一の角度α
１に設定され、周面46は回転軸O1と略平行である。

周縁部45における周面46の厚さは、加工すべき半導体
基板10の加工部分である２段目ベベル面32の巾S1に対応
させた同一の巾S1に設定され、周縁部45の下側のコーナ
ーは切り欠かれて、加工時に半導体基板20の層に平行に
なる端面47が形成されている。

角度α１は半導体装置10の耐電圧の設計上必要とする
角度になるよう設定する。砥石40の外周部には例えばダ
イヤモンドの微粉を接着したものが使用される。

次に加工の方法を説明する。

温度補償板11上にロー材12を介してシリコンウエハで
ある半導体基板20をロー付したものを被加工物とし、こ
の被加工物を固定具50に保持する。固定具50は半導体基
板20の軸心Ｏと同軸の回転軸心にして緩速で回転駆動さ
れるようになっている。

砥石40は前記のように回転軸O1を中心に高速で回転軸
される。回転軸O1は固定具50の回転軸心に対して傾斜し
ている。砥石40の盤面41と半導体基板20の表面21とがな
す角度をβ１とし、砥石40の送り方向と半導体基板20の
表面21とがなす角度をθ１としたとき、角度θ１は角度
β１より大きく設定されている。

固定具50の回転は緩速にして前記被加工物を緩速で回
転させ、砥石40の回転軸O1は高速に回転させる。

砥石40は第１図右上方からｘ方向とｙ方向の合成され
たｖ方向に移動し、砥石40は半導体基板20の表面側から
斜めに送られ、周縁部45が半導体基板20を研削する。砥
石40が半導体基板20の表面から接触するので半導体基板
20の外周部の予備形成は不要である。

砥石40が所定量送られると、盤面41が絶縁用の溝30の
１段目ベベル面31を形成し、周面46は２段目ベベル面32
を形成し、１段目ベベル面31と２段目ベベル面32とがな
す角度α１が絶縁用の溝30の開き角度となる。所定量の
ｖ方向への送りがなされ研削が完了したら砥石40はｖ方
向と逆の方向に移動して戻される。

絶縁用の溝30の１段目ベベル面31と半導体基板20の表
面21とがなす角度θは回転軸O1の角度θ１を調整するこ
とによりそれに従った角度になる。

加工が終了した後、絶縁用の溝30に絶縁材13を充填す
るとともに、上面に電極14を装着して完成した半導体装
置10となる。

第３図は第２実施例を示している。本実施例では、第
１実施例と同一形状の砥石を使用するものであるが、半
導体基板の外周端面ではなく、少し内周によった部位に
環状の溝を形成するものである。

砥石40が半導体基板20に最初に接触する位置は第１実
施例より内側になり、半導体基板20は周端部22を残した
ままで完成品となり、最外周端は、溝を形成する前に従
来技術でベベリング加工をしておくのが望ましい。

第４図は第３実施例を示している。対象とする半導体
基板は前記実施例と同様であるが、溝形状は異なる。

半導体基板20aの周端部22aに表面21aから陥入した絶
縁用の溝30aをリング状に形成してある。

絶縁用の溝30aは、内周面に１段目ベベル面31aと２段
目ベベル面32aとが形成され、１段目ベベル面31aと２段
目ベベル面32aとの間に外側方向に突出した屈曲部が形
成されており、その角度はα２とする。絶縁用の溝30a
の底面33は半導体基板20aの層に平行である。１段目ベ
ベル面31a,2段目ベベル面32aに対向した反対側は外周面
34をなしている。

砥石40aには、盤面41aから外方表面方向に斜めに延び
る突端48が周端部45aに形成されている。突端48の表面4
8aと盤面41aとのなす角度をα２とすると、絶縁用の溝3
0aの屈曲部の角度α２も同じになる。周縁面49は半導体
基板の層と略御平行であって、絶縁用の溝30aの底面33
と略平行に形成されている。

加工に際し、砥石40aは前記のように高速で回転駆動
され、その回転軸O2は固定具50の回転軸心に対して傾斜
している。砥石40aの突端48の表面48aと半導体基板20a
の表面21aとがなす角度をβ２とし、砥石40の送り方向
と半導体基板20aの表面21aとがなす角度をθ２としたと
き、角度θ２は角度β２より大きく設定されている。

固定具50の回転は緩速にして前記被加工物を緩速で回
転させ、砥石40aの回転軸O2は前記のように高速に回転
させる。

砥石40aは第４図右上方からｘ方向とｙ方向の合成さ
れたｖ方向に移動し、半導体基板20の表面側から斜めに
送られ、周縁部45aが半導体基板20aを研削する。

砥石40aが所定量送られると、砥石40aの突端48の表面
48aが絶縁用の溝30aの２段目ベベル面32aを形成し、盤
面41aが１段目ベベル面31aを形成し、１段目ベベル面31
aと２段目ベベル面32aとがなす角度α２が絶縁用の溝30
の屈曲部の角度となる。

絶縁用の溝30aの１段目ベベル面31aと半導体基板20a
の表面21aとがなす角度θは回転軸O2の角度を調整する
ことによりそれに従った角度になる。

第２実施例と同様に半導体基板の外周部はベベリング
加工しておくのが望ましい。

第５図は第４実施例を示しており、第３実施例では半
導体基板の周端部を残したが、第１実施例と同様に周端
部を残すことなく絶縁用の溝を形成したものである。全
体としては第３実施例と共通であるので、同様の部位に
同一符号を付し、説明を省略する。

「発明の効果」 本発明に係る半導体装置の製造方法よおび砥石によれ
ば、1.半導体基板の外周端面あるいは周縁部に、環状に
屈曲した内周面を有する絶縁用の溝を砥石の直線送りに
より一回の研削加工で形成することができ、加工能率が
よいとともに、砥石の摩耗も少ない。2.砥石は半導体基
板の表面から切り込むので、加工前の半導体基板外周部
の予備成形が不要であり、半導体基板の外周の凹凸がで
きず、ワレ・カケが生ずることがない。3.砥石の形状の
設定と、回転軸の傾斜により溝形状の設定を代えること
ができるので、自由度が高く、またロー付けによる平行
度の誤差にも柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示してお
り、第１図は半導体装置の加工状態を示す要部正面図、
第２図は半導体装置の縦断面図、第３図は第２実施例に
係る半導体装置の部分断面図、第４図は第３実施例に係
る半導体装置の加工状態を示す部分断面図、第５図は第
４実施例に係る半導体装置の部分正面図、第６図〜第８
図は従来技術を示しており、第６図は半導体装置の加工
状態を示す正面図、第７図は半導体基板の予備成形の説
明図、第８図は絶縁用の溝を示す正面図である。 10……半導体装置、11……温度補償板 12……ロー材、13……絶縁材 14……電極、20,20a……半導体基板 21,21a……表面 22,22a……周端部 30,30a……絶縁用の溝 31,31a……１段目ベベル面 32,32a……２段目ベベル面 33……底面 34……外周面 40,40a……砥石 41,41a……盤面 45,45a……周縁部 46……周面 47……端面 48a……表面 49……周縁面 50……固定具

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の層状の接合を有する円盤状の半導体
   基板の周縁部に、表面から陥入し内周面に屈曲部を有す
   る絶縁用の溝を形成するためのものであり、半導体基板
   を緩速で回転させ、周縁部を該半導体装置の外周部の表
   面に高速で回転させながら当てて絶縁用の溝を加工する
   円盤形の砥石であって、 砥石の周縁部に盤面から外方表面方向に斜めに延びる突
   端を形成し、該突端の表面と盤面とのなす角度を前記屈
   曲部の角度α２とし、周縁面は加工時に半導体基板の層
   と略平行に形成したことを特徴とする砥石。
2. 【請求項２】請求項１記載の砥石を用いた半導体装置の
   製造方法であって、 砥石の送り方向と該半導体基板の表面とがなす角度θ２
   を砥石の突端の表面と半導体基板の表面とのなす角度β
   ２より大きく設定し、砥石を高速で回転させながらその
   周縁部を緩速で回転する該半導体基板の外周部の表面に
   当て、砥石を半導体基板の表面側から斜めに送って絶縁
   用の溝を加工することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。