JP3133295B2 - ヒートシンクを有する電力用半導体装置の製造方法およびプレ−ナマイクロストリップ回路との集積構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電力用半導体装置の
ヒートシンクの製造方法および平坦なマイクロストリッ
プ回路装置の集積化に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガンダイオード、ヘテロ接合バイポラ−
トランジスタ（ＨＢＴ）、ｐチャネル高電子移動度トラ
ンジスタ（ｐ−ＨＥＭＴ）、および電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）のような高電力用半導体装置は動作中に多
量の熱を発生し、装置の性能を維持し、損傷を阻止する
ためにこの熱は除去されなければならない。標準的な方
法は装置から熱を引出し、周囲の環境中に熱を放散する
受動ヒ−トシンクを提供する。好ましいヒ−トシンクお
よびその製造方法は製造が容易で、低コストで、高集積
可能で、十分な熱転送性能であり、装置の電気的性能の
品質を低下せずに信頼性のある電気接続を可能にする。
これらの目的を達成するために、ヒ−トシンクは装置の
能動層に非常に近接しなければならず、ウエハは個別の
装置を形成するためにダイシングを不要にするべきであ
り、個々の装置は個々にパッケージするべきではない
し、また平坦な電子接続が使用できるようにこのような
方法で取付けられなければならない。

【０００３】Crowley 等の, "140Ghz indium phosphid
e Gunn diode" Electronics Leters,March 17,1994,vo
l.30,No.6,pp.499-500 はCrowley et al の製造方法お
よび集積ヒートシンクを有するガンダイオードをパッケ
ージする方法を開示している。Crowley 等の文献の図１
に示されるように、バッファおよび能動層はＩｎＰ基板
上に成長される。ウエハは薄くされ、両面に金属被膜さ
れて上部金属接触部が薄くされた基板上に形成され、能
動層上に一体のヒートシンクが形成される。ＦｅＣｌ感
光エッチング液は限定、およびダイシングせずに個々の
装置を解除するために使用される。ダイオード能動層上
に直接ヒートシンクを形成することは、通常熱伝達を改
善する。しかし、基板およびバッファ層に関連する寄生
直列抵抗はダイオードの電気的な性能を低下させる傾向
にある。

【０００４】Crowley et al の図２に示されるように、
非平坦な構造体は個別のガンダイオードを使用し、それ
らは銅スタッドねじに個々に圧縮接合である。石英リン
グはガンダイオードの周りに形成され、十字架形状の金
のリボンはガンダイオードの上部接触部および石英リン
グに圧縮接合される。銅のふたがダイオードの密封容器
を形成し、上部接触部に延在している。個別のパッケー
ジされたガンダイオードは回路基板あるいはブロックに
ねじ留めされ、高い位置の上部接触部は基板上の回路に
接着されたワイヤである。さらに、もしもガンダイオー
ドが故障した場合には、技術者のねじをはずして、取り
替えなければならない。個別のパッケージは高価で集積
に限界がある。

【０００５】K.Okaniwa 等の,"A Novel FET Structure
of Buried Plated Heat Sink for Superior High Perfo
mance GaAs MMICs"IEEE GaAs IC Symposium,1990,pp.23
3-236 は出力電力および効率を増進するために埋設した
ヒートシンクに接続された並列のＦＥＴ構造の製造方法
を開示している。K.Okaniwa 等のの図１および2a-2eに
はＦＥＴ電極は通常のプロセスを使用してウエハの前面
側に形成される。それからＦＥＴのソースからビアホ−
ルが30ミクロンの深さにエッチングされる。ウエハは化
学的にエッチングされて薄くされ、多数のビアホールの
底部を露出する単一のタブを形成する。タブはメッキさ
れた金で満たされ、ａ）ＦＥＴが単一の電力用ＦＥＴを
形成するように並列に接続されるために全てのソース電
極を短絡され、ｂ）ヒートシンクを設けられる。このプ
ロセスは高集積で、実際に電力用ＦＥＴは直接ウエハ上
の別の回路に集積される。このプロセスはダイシングを
必要とせず、他の回路との平坦な接続を容易にする。し
かしこのプロセスは集積されたヒートシンクの個々の装
置を生産せず、およびさらに３０ミクロンの基板は熱変
換効率を減少し、および伝導損失を増加する。

【０００６】J.S.Kofol et al.,"A Backside Via Proce
ss for Thermal Resistance Improvement Demonstrated
Using GaAs HBTs",IEEE GaAs IC Symposium,pp.267-27
0,1992は高周波作動に必要な小型装置のレイアウトを維
持しながら、ＨＢＴの動作温度を減少する方法を開示し
ている。従来のプロセスはＨＢＴを形成するためのウエ
ハの上面側から処理された。通常のプロセスは、（ＢＴ
Ｖ）のプロセスを経て背面側の熱を調節するために２つ
の方法で変更される。第１に付加的なエピタキシャル層
は１）背面のエッチング間に選択的にエッチングを停止
を行い、２）ＡＣ絶縁のためにＢＴＶ金属からの上面の
回路の構成部分を分離し、３）ＢＴＶ接地電位に対に埋
設されたサブコレクタ層をＤＣ分離するために通常のＨ
ＢＴ層の下部に形成される。第２にビアホールは付加的
なチップ接地を提供するためにエッチングされる。ウエ
ハの背部は１００ミクロンに薄くして、およびＨＢＴの
下に５ミクロンのウエハ膜を残すようエッチングされ
る。タブはヒートシンクを形成するため金でメッキされ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしKofol のヒート
シンクはＨＢＴに“近接”しており、そのプロセスはい
くつか欠点を有する。第１に付加的なエピタキシャル層
は寄生直列抵抗を増加し、ＨＢＴの性能を低下させる。
第２にウエハは個々の装置を分離するためにダイシング
しなければならない。これは時間の浪費で、費用がかか
り、ＨＢＴに損傷を与える。最後にＨＢＴのヒートシン
クは圧縮接着することができず、回路基板上にマウント
される際、エポキシ接着されなければならないので放射
作用が低下する。

【０００８】上記の問題を考慮して、本発明は装置の性
能を維持し、ウエハのダイシングあるいは個々の装置と
ヒートシンクとの構造体のパッケージの必要とせずに電
力用半導体装置の背面上に低コストで高集積されたヒー
トシンクの製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、本発明においては、まず半導体ウエハ上のエッチン
グ停止層を形成する。ウエハはエッチング停止層上にガ
ンダイオ−ド、ＨＢＴ、ｐ−ＨＥＭＴあるいはＦＥＴの
ような電力用半導体装置のアレイを形成するように処理
され、それから支持体（例えばシリコン基板）上の上面
を下にしてワックスで固定される。ウエハの背面は装置
より大きく各装置の背面のエッチング停止層の部分を露
出するタブのアレイを限定するウエハ材料のウェブを形
成するにパターン化される。ウエハは好ましくはほぼ２
ミルに薄くされおよび最初にシャドウエッチング、次に
タブエッチングプロセスを使用してパターン化される。
エッチング停止層はヒートシンク製造中装置を保護し、
多量にド−プされた場合、接触抵抗を減少することがで
きる。それからヒートシンクは各タブにおいてエッチン
グ停止層の露出部分上に製造され、それは壁から内方に
間隔を隔てられている。ヒートシンクは好ましくはウエ
ハ上にメッキ面をスパッタリングすることによって形成
され、タブの底部のメッキ面の部分を露出するフォトレ
ジストをパターン化して、露出されたメッキ面上に比較
的厚い金複合層をメッキする。電力用半導体装置および
一体化されたヒートシンクはヒートシンクとタブの壁の
間に位置するエッチング停止層の部分をエッチングし、
およびワックス接着剤で溶解させることによってウェブ
およびキャリアから分離される。好ましい実施形態で
は、ヒートシンクは寸法が大きいから、真空工具が半導
体装置を損傷せずに上部からヒートシンクを把持するこ
とが可能であり、平坦なマイクロストリップ回路構造体
上にのヒートシンクを圧縮結合させる。構造体は回路ブ
ロック回路構造体によってスライド可能に支持され、こ
の回路ブロックはマイクロストリップ回路のＲＦアース
電位に接続する機能を行い、また絶縁層上に形成された
平坦なマイクロストリップ回路を支持する。装置は伝送
線路と半導体装置との整列を可能にする各端部ブロック
に圧縮結合される。正確な整列は装置および回路を接続
するためのリボン接着部の長さを最小にする。全体の構
造体は、現在使用しているものが故障した場合に別の装
置をさせて再結合するようにパッケージが開かれること
ができる。

【００１０】本発明のこれらおよび他の特性および利点
は好ましい具体例の示される詳細な記述ならびに伴う図
面から当業者に明白である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、装置の性能を維持し、
熱伝導を向上し、ウエハをダイシングせず、ディスクリ
ートな装置のヒートシンク装置をパッケージせずに信頼
可能なプレーナ接続を可能にする電力用半導体装置の背
面上にヒートシンクを製造するための低コストで高度に
集積された方法を提供する。ヒートシンクは、真空ツー
ルが半導体装置を損なわずに上方からヒートシンクを把
持し、その後、プレーナ・マイクロストリップ回路装置
上にヒートシンクを圧着することができるように大きい
寸法にされており、それは、故障した装置の交換を容易
にするように設計され、パッケージされたものである。

【００１２】図１は、本明細書においてガンダイオード
として説明され、ミリメートル波の周波数でプレーナ・
マイクロ波回路において使用される発振器を安定させる
ように負性抵抗素子を提供するために通常使用される高
電力用半導体装置のアレイを形成する前面の処理後のウ
エハ10の一部を示している。この場合、低コストで高度
に集積されたガンダイオードに対する要求が満足されて
いない。しかしながら、説明されたプロセスは、ＨＢ
Ｔ、ｐ型ＨＥＭＴ、ＦＥＴおよび別の電力用装置にも適
用できる。

【００１３】ガンダイオードは、１つの重要な変更が加
えられた通常の前面処理技術を使用して形成される。ダ
イオード12は、ポリイミドスペーサ16の間で半絶縁Ｉｎ
Ｐウエハ10上に形成されたＮ型ＩｎＰエピ層14を具備
し、その上に上部金属コンタクト18を具備している。エ
ピ層14および上部金属コンタクト18は、それぞれ２ミク
ロンおよび１０ミクロンであることが好ましい。通常の
プロセスは、最初にウエハ10の前面上に薄いエッチング
停止層20を付着することによって変更される。少なくと
も、エッチング停止層20はＩｎＰウエハの化学的エッチ
ング中にダイオードを保護する。０．２ミクロンのＩｎ
ＧａＡｓであることが好ましい、適切に選択されたエッ
チング停止層は、ＩｎＰエピ層14よりもバンドギャップ
が小さく、従って、ダイオード12とダイオードに対する
電気コンタクトの１つとして機能するヒートシンクの間
の接触抵抗が減少する。

【００１４】ウエハ10は、図２において示されたような
背面処理を受け、それによって各ガンダイオード12の背
面上にヒートシンクを形成し、ウエハをダイシングせず
にダイオード構造体を解放する。ウエハは、ワックスで
被覆されて支持体（例えばシリコン基板等）上にうつ向
けに設置され、それによって、さらに背面の処理を行う
ためにＩｎＰウエハが機械的に薄くされることができる
（ステップ22）。ウエハはパターン化され、それによっ
て、ダイオードよりも幅の広い各ガンダイオードの背面
上でエッチング停止層の部分を露出するタブのアレイを
定めるウエハ材料のウェブを形成する。好ましい実施形
態において、ウエハはシャドウエッチングを使用してパ
ターン化され（ステップ24）、次にタブエッチングされ
る（ステップ26）。ウエハは、機械的な支持を与え、ガ
ンダイオードへの応力の印加を防ぐのに十分な厚さを有
していなければならない。従って、酸によるエッチング
は、厚いウエハ中に好ましいタブのプロフィールを達成
することを必要とする。酸によるエッチングによってレ
ジストマスクは消耗されるので、金属マスクが代わりに
使用される。金属マスクを形成するために使用されたフ
ォトレジストおよび金属層は、赤外線整列技術を使用す
るときにガンダイオードを認識する能力を妨害し、それ
故、適切なマスクの整列が妨害される。従って、ＩｎＰ
支持体はシャドウエッチングされ（ステップ24）、それ
によってタブエッチング（ステップ26）において使用さ
れる金属マスクを整列させるための整合マークが形成さ
れる。本発明の技術的範囲から逸脱せずにウエハの背面
をパターン化するために、別の既知の技術あるいは新た
に開発された技術が使用されてもよい。

【００１５】一度パターン化されると、金属製のヒート
シンクは、それぞれのタブ中のエッチング停止層の露出
部分上でそれらの壁から内側へ間隔を隔てられて形成さ
れる。好ましい実施形態において、ウエハの背面がスパ
ッタリングされて薄いメッキプレートが形成され（ステ
ップ28）、次にフォトレジストを使用してパターン化さ
れ、それによってそれぞれのガンダイオードの背面上で
タブの底部においてメッキ面の部分が露出され（ステッ
プ29）、その後、メッキされて（ステップ30）タブにお
けるメッキ面の露出された部分上に厚い金属が形成さ
れ、それによってヒートシンクが形成される。２プロセ
スのメッキプロセスはより廉価であり、厚いシンクを形
成するにはエッチングあるいはリフトオフ技術よりも良
い。

【００１６】ディスクリートなダイオード装置（ヒート
シンクが集積されたガンダイオード）は、メッキ面の露
出部分を通してエッチングし、下にあるエッチング停止
層をヒートシンクとタブの壁との間に位置させ、接着剤
を溶解することによってウェブおよび支持体から解放さ
れる（ステップ32）。好ましい実施形態において、ヒー
トシンクは、ガンダイオードに損傷を与えずに真空ツー
ルによって上方から把持されるように大きい寸法を有し
ている。

【００１７】図２に示された背面処理技術の特定の例が
図３乃至図５に詳細に示されている。図３の（ａ）に示
されているように、ウエハ10の前面はNovalak で被覆さ
れており、１６５℃で５分間焼成され、ワックス接着剤
36を使用してＳｉ基板34上に設けられる。一度設置され
ると、ウエハ10の背面38は約２ミル（５１ミクロン）ま
でラップされ、研磨される。

【００１８】次に、図３の（ｂ）に示されているよう
に、ウエハ10の背面はシャドウエッチングされて整合マ
ーク40を形成され、それはこの場合には所望のタブの寸
法を定める浅い凹部である。特に、背面38はトリクロロ
エチレン（ＴＣＥ）を使用して２０００ｒｐｍで３０秒
間清浄処理され、次に（イソプロピルアルコール）ＩＰ
Ａを使用して２０００ｒｐｍで１５秒間清浄処理され
る。一度清浄にされると、１３５０Ｊのフォトレジスト
はウエハ10上で４０００ｒｐｍで３０秒間スピン被覆さ
れ、次に９０℃で３０分間焼成される。マスクをガンダ
イオードに整列させるためにＩＲ整列装置が使用され
る。フォトレジストは６秒間露光され、次に１：１の現
像液中で１分間現像される。露光されたウエハは、アル
ゴン中で数千オングストロームの深さまで５分間イオン
ミルされ、その後、Ｏ₂ 中で２秒間スパッタエッチング
される。アセトンは、フォトレジストを取除くために使
用される。

【００１９】図３の（ｃ）に示されているように、金属
マスク42は続いてのタブエッチングを行うために形成さ
れる。マスクを形成するために、ウエハの表面は、ＩＰ
Ａ中でウエハを３０秒間スピンし、１５分間クロムエッ
チングを行うことによって清浄にされる。一度清浄にさ
れると、チタン−金層44（Ｔｉ（２５０オングストロー
ム）／Ａｕ（１μｍ）がウエハ上でスパッタ堆積され
る。その後、フォトレジスト46は、層44をエッチングす
るためにパターン化される。特に、１３５０Ｊのフォト
レジストがウエハ上で４０００ｒｐｍで３０秒間スピン
被覆され、９０℃で３０秒間焼成され、シャドウエッチ
ングにおいて使用されたものと同じタブマスクを使用し
て４秒間露光され、１：１のＡＺ現像液中で現像され、
アルゴンで背面をスパッタエッチングされる。

【００２０】図４の（ａ）に示されているように、ウエ
ハがエッチングされてウエハ材料のウェブ48を形成し、
それは、タブの幅がダイオードよりも広いガンダイオー
ド12のそれぞれの背面上でエッチング停止層20の部分を
露出するタブ50のアレイを定める。タブエッチングの第
１のステップは、アセトンでフォトレジスト46を取除く
ことである。その後、ウエハ材料は、割合が３：２であ
るＨＣＬ：Ｈ₃ ＰＯ₄の酸エッチングでエッチング停止
層に到達するまで約１０分間エッチングされる。これは
２つの方法で決定されることができる。第１に、ＩｎＧ
ａＡｓのエッチング速度はＩｎＰよりも相当に遅い．従
って、エッチング速度が劇的に変化すると、それは停止
を示す良好なインジケータとなる。その代わりに、ウエ
ハの背面を通して見える色は、ＩｎＰウエハ材料が消失
したときに突然変化する。図示されているように、酸に
よるエッチングは、タブの壁52が最上部から底部へ次第
に傾斜し、それによって電気メッキの薄膜の連続性の維
持を助ける優先的なエッチングである。

【００２１】図４の（ｂ）に示されているように、ウエ
ハはスパッタリングされて各ガンダイオードの背面上の
エッチング停止層20の露光部分上およびウェブ48上にメ
ッキ平面54を形成する。このメッキ平面54を形成するた
めに、まずウエハの表面をＴＣＥ中で２０００ｒｐｍで
３０秒間清浄処理し、さらにＩＰＡ中で２０００ｒｐｍ
で１５秒間清浄処理し、その後、ＮＨ₄ ＯＨ：Ｈ₂ Ｏ
（１５：１）中で３０秒間エッチングする。それに続い
て、２５０オングストロームのＴｉの金属層、５００オ
ングストロームのＰｔ、および３０００オングストロー
ムの金がスパッタ堆積されてメッキ面54が形成される。
ヒートシンク56は、タブの壁52から内側に間隔を隔てら
れたタブ50の底部においてメッキ面54の部分を露出する
ようにフォトレジスト58を図４の（ｃ）に示されている
ようにパターン化し、次にメッキ面54の露出された部分
を図５の（ａ）で示されているようにＡｕ化合物でメッ
キすることによって形成される。フォトレジスト58は、
泡が生じるのを防ぐためにタブ50の底部を濡らすように
最初にウエハ上でレジストをブラッシングすることによ
ってパターン化される。レジストの大きいドロップがウ
エハ上に配置され、２０００ｒｐｍで３０秒間スピンさ
れ、９０℃で６０分間焼成され、タブ50のマスクの開口
部より小さく、それに整合された開口部を有するヒート
シンクマスクを使用して露光され、その後、ＡＺ ４２
１Ｋ現像液で２分間現像される。その後、ウエハは同じ
ヒートシンクマスクを使用して再度露光され、さらに２
分間現像されてパターン化されたフォトレジスト58を形
成し、それはそれぞれのタブの壁から間隔を隔てられた
メッキ面54の部分を露光する。

【００２２】ヒートシンク56を形成するために、メッキ
面の露出されたＡｕ表面は、界面活性剤で処理し、ＮＨ
₄ ＯＨ：Ｈ₂ Ｏ（１５：１）中で３０秒間エッチングす
ることによって清浄にされる。基板の背面は黒いワック
スで塗装される。準備ができると、ウエハはＡｕ溶液バ
ス中でメッキされ、それによって８μｍのソフトなＡｕ
が形成され、次に２μｍのハードなＡｕが形成され、最
終的に２０μｍのヒートシンクのための１０μｍのソフ
トな金が形成される。ソフトな層によって、ヒートシン
クは別の表面に圧着されることが可能になる。ハードな
層によって、ガンダイオードを保護するために圧着力を
吸収するバリアを提供する。Ａｕ溶液バスのパラメータ
は次のようなものであり、すなわち、ｐＨ＝６．８（ソ
フトなＡｕ）ならびに６．６（ハードなＡｕ）、温度＝
４２℃、電流＝１０ｍＡ（ソフトなＡｕ）ならびに５ｍ
Ａ（ハードなＡｕ）、メッキ速度＝１６６６オングスト
ローム／分（ソフトなＡｕ）ならびに３３３オングスト
ローム／分（ハードなＡｕ）である。

【００２３】一度、ダイオード装置60が形成されると、
それらはウェブ48および支持体34から解放される。黒い
ワックスおよびレジスト58はＴＣＥおよびアセトンでそ
れぞれ清浄にされる。清浄にされると、金属は、図５の
（ｂ）に示されているようにエッチング停止層20および
ヒートシンク56とタブの壁52との間に位置するメッキ面
54の露出部分を取除くためにスパッタ・エッチングされ
る。エッチングは、ワックス接着剤36が見えるまで続け
られる。次に、ウエハはＴＣＥで処理されてワックス36
を取除き、図５の（ｃ）に示されているようにダイオー
ド装置60を解放する。これは、全てのワックスを取除く
ために３、４回繰り返される。

【００２４】図６は、ダイオード装置60をプレーナ・マ
イクロストリップ回路装置62に圧着結合するステップを
示している。ガン発振器等のプレーナ・マイクロストリ
ップ回路64は、デュロイドボード等の絶縁層66上で通常
の技術を使用して形成される。銅の回路ブロック68は、
接着ストリップ69でデュロイドボードに取付けられるこ
とによってデュロイドボードのスチフネスを増強し、マ
イクロストリップ回路にＲＦを提供する。少なくとも１
つの銅の端部ブロック70がねじ71で回路ブロック68の一
端に取付けられ、それによって、ソフトな金の層で被覆
されたその表面72はデュロイドボードの表面とほぼ平坦
になる。

【００２５】真空がチップピックアップ装置76は、ヒー
トシンク56を把持し、温度が上げられた端部ブロックの
金の表面に熱イオン圧着する。例えば、ヒートシンクと
端部ブロックとの間でＡｕ−Ａｕ圧着結合を形成するた
めには、１８０℃のチップ温度で１００ミリ秒の時間で
８Ｗの超音速で１５０ｇｍの接着負荷で十分である。ヒ
ートシンクは、ガンダイオードから熱を取除き、それを
端部ブロックに移動させるように機能し、それによって
この装置において主ヒートシンクとして働く。圧着結合
によって、エポキシ接着に関連した絶縁層が必要でなく
なり、従って、良好な熱伝導特性を示すようになる。

【００２６】図７に示されているように、装置は、圧着
結合されたダイオード装置60が回路ブロック68の端部に
おけるスロット78と滑動可能に結合された状態で２つ
（あるいはそれ以上）の端部ブロック70を有しているこ
とが好ましい。ブロックの１つはマイクロストリップ回
路64と整列され、そのねじ71はそれを位置に固定するた
めに固く締められている。次に、そのブロックのガンダ
イオードは、２ミル（５０ミクロン）の幅広の金のリボ
ン80でマイクロストリップ回路に再度接合される。この
相互接続はほぼ平坦であり、それによって、ディスクリ
ートにパッケージのラグに関連した従来の非平面技術よ
りも信頼性が高い。

【００２７】図８に示されているように、装置全体は、
装置全体の周囲の、石英であることが好ましいリング84
と、物理的ならびに環境的な保護を提供する取り外し可
能な蓋86とを含む集積パッケージ82中にパッケージされ
ている。このタイプの集積パッケージを使用すると、再
度接合されたガンダイオードが故障したならば、技術者
は蓋86およびリボン80を取除き、ねじ71を緩め、端部ブ
ロック70をそのスロットから滑動させ、そのねじを再び
締めることができる。次に、他の端部ブロックがその位
置に移動され、しっかり締められて蓋が再度配置され
る。これははるかに簡単で費用効率的であり、従って、
ダイオードが故障する毎にディスクリートなラグを交換
することができ、また、より高度なレベルの集積が容易
になる。

【００２８】本発明の幾つかの例示的な実施形態が図示
および説明されてきたが、多数の変更および別の実施形
態が当業者によって行われる。そのような変更および別
の実施形態は、添付された請求の範囲において定義され
た本発明の意図および技術的範囲から逸脱せずに行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正面側から処理後のウエハ上のガンダイオード
の断面図。

【図２】図１に示されたガンダイオードの背面上への好
ましいヒートシンクの製造方法を示すフロー図。

【図３】ヒートシンクを形成する図２に示された方法に
従った図１に示されたウエハのプロセスにおける断面
図。

【図４】ヒートシンクを形成する図２に示された方法に
従った図１に示されたウエハのプロセスにおける断面
図。

【図５】ヒートシンクを形成する図２に示された方法に
従った図１に示されたウエハのプロセスにおける断面
図。

【図６】ダイオード部品をプレ−ナ・マイクロストリッ
プ回路の部品に圧着する方法を示す側面図。

【図７】特に冗長ダイオードの可能性を示すプレ−ナ・
マイクロストリップ回路の部品の上面図。

【図８】パッケージされたプレ−ナ・マイクロストリッ
プ回路構造体の断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・エー・フォッシャー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91360、サウザンド・オークス、ムーン ダンス・ストリート 498 (72)発明者 フィリップ・エイチ・ローヤー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91360、サウザンド・オークス、キャミ ノ・グラシオサ 3046 (72)発明者 デービッド・ビー・レンシュ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91320、サウザンド・オークス、キャピ タン 811 (56)参考文献 特開 平３−87027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7182（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−148739（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13780（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61388（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97609（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338522（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/36 H01L 25/00 H01L 23/12

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力用半導体装置の背面上にヒートシン
   クを形成する方法において、 半導体ウエハの上面にエッチング停止層を形成し、 前記エッチング停止層上に電力用半導体装置のアレイを
   形成するために前記半導体ウエハの前記上面側を処理
   し、 接着剤を使用して前記上面を下にして前記半導体ウエハ
   を支持体上に取付けて半導体ウエハの背面を露出させ、 半導体ウエハの背面に各電力用半導体装置の背面側上の
   エッチング停止層の部分を露出させるタブを形成するた
   めに前記半導体ウエハの背面をパターン化して前記各電
   力用半導体装置の面積よりも広い面積でエッチング停止
   層の部分を露出させるタブを形成するように半導体ウエ
   ハ材料を選択的に除去して除去されない半導体ウエハ材
   料からなるウエブで囲まれたタブのアレイを半導体ウエ
   ハの背面に形成し、 各タブにおける前記エッチング停止層の露出された部分
   上にウエブの壁から内側へ間隔を隔ててヒートシンクを
   形成し、 前記ヒートシンクとウエブの壁との間にあるエッチング
   停止層の露出された部分を前記接着剤に達するまでエッ
   チングして除去し、 前記ウェブおよび前記支持体からそれぞれ一体に取り付
   けられたヒートシンクを有する電力用半導体装置を分離
   するために前記接着剤を除去することを特徴とする電力
   用半導体装置の背面のヒートシンクの製造方法。
2. 【請求項２】 前記エッチング停止層は前記ヒートシン
   クの製造中、電力用半導体装置を保護し、前記半導体装
   置とそのヒートシンク間の接触抵抗を減少させている請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記電力用半導体装置がガンダイオード
   を具備している請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記半導体ウエハは前記半導体装置を機
   械的に支持するための十分な厚さを有し、前記パターン
   化において、 個々の電力用半導体装置の背面上に整合マークを形成す
   るために半導体ウエハの背面をシャドウエッチングし、 半導体ウエハの背面上に金属層を付着させ、 前記金属層上にタブフォトレジスト層を形成し、前記 整合マークと整列し、前記半導体装置より大きい開
   口を有するタブマスクを使用してタブフォトレジスト層
   をパターン化し、前記金属層を部分的に露出させ、前記 金属層の露出された部分をエッチングして金属マス
   クを形成し、 この金属マスクを使用して前記半導体ウエハを酸により
   エッチングして前記半導体装置から間隔を隔てて傾斜し
   た壁を有するウエブを生成する請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 ヒートシンクは、各半導体装置の背面上
   の前記タブのエッチング停止層の露出された部分にメッ
   キ面を形成するようにウエハの背面に金属をスパッタリ
   ングし、 前記メッキ面上にヒートシンクフォトレジスト層を形成
   し、 タブより小さく、タブと整合する開口を有するヒートシ
   ンクマスクを使用してヒートシンクフォトレジスト層を
   パターン化し、各ウエブの壁から内方に間隔を隔てて前
   記メッキ面の一部分を露出させ、 このメッキ面の露出された部分に金属をメッキして各半
   導体装置の背面上にヒートシンクを形成する請求項１記
   載の方法。
6. 【請求項６】 ヒートシンクフォトレジスト層は、 気泡の形成を妨げるためにタブの底部のメッキ面の露出
   された部分を濡らすために半導体ウエハ上にフォトレジ
   スト材料を塗布し、 半導体ウエハ上の塗布されすぎたフォトレジスト材料を
   スピニングにより除去することによって形成される請求
   項１記載の方法。
7. 【請求項７】 回路ブロックと、 前記回路ブロック上の絶縁層と、 前記絶縁層上に形成された平坦なマイクロストリップ回
   路と、 前記回路ブロックの１端に取付けられた端部ブロック
   と、 ガンダイオードを具備するダイオード構造体とを具備
   し、 前記回路ブロックは前記絶縁層のスティフネスを増加さ
   せ、前記平坦なマイクロストリップ回路に対するＲＦ接
   地を行っており、 前記端部ブロックは前記絶縁層の表面とほぼ平坦な平面
   を有しており、 前記ガンダイオードは上部金属接触部と、ヒートシンク
   と、エッチング停止層とを有しており、 このエッチング停止層はガンダイオードと前記ヒートシ
   ンクとを分離し、それらの接触抵抗を減少させており、 前記ヒートシンクは前記平坦なマイクロストリップ回路
   とほぼ同じ平面で前記端部ブロックの表面に圧着接続さ
   れており、 前記上部金属接触部は前記平坦なマイクロストリップ回
   路に再結合され、 前記ヒートシンクは前記ガンダイオードによって生成さ
   れた熱を主ヒートシンクとして機能する前記端部ブロッ
   クに伝達して除去することを特徴とするマイクロストリ
   ップ回路装置。
8. 【請求項８】 前記回路ブロックの端部に滑動可能に結
   合された複数の端部ブロックを有し、各ダイオード構造
   体はそれに圧縮接続され、それら複数の端部ブロックの
   １つは前記マイクロストリップ回路と整列されてそのガ
   ンダイオードが前記マイクロストリップ回路に再接続さ
   れている請求項７記載の平坦なマイクロストリップ回路
   装置。
9. 【請求項９】 前記平坦なマイクロストリップ回路と前
   記ダイオード構造体を覆う集積されたパッケージを備え
   ている請求項７記載の平坦なマイクロストリップ回路部
   品。
10. 【請求項１０】 前記集積されたパッケージは、現在結
    合されているダイオード構造体が故障した場合に別のダ
    イオード構造体を整列させて再度結合するために前記滑
    動可能に結合された前記端部ブロックを操作できるよう
    に取外し可能なカバーを備えている請求項９記載の平坦
    なマイクロストリップ回路部品。