JPH11340246A - パワ―半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
の互いに向き合っている表面に複雑な半導体構造を製造
するのにも適しているパワー半導体デバイスの製造方法
を提供する。 【解決手段】 第1のステップで導電性にドープされた
半導体材料から成る2つの基板1のそれぞれ1つの表面
に、ドープされた範囲2の構造が作られ、第2のステッ
プで基板が反対側の表面から薄くされ、第3のステップ
でこれらの表面が堅牢にかつ導電性に互いに結合され
る。
Description
合っている表面に構造化を有するパワー半導体デバイ
ス、特に双方向性半導体スイッチの製造方法に関する。
ート構造を有する高周波6000V二重ゲートGTO”
(パワー半導体デバイスおよびICに関する1990年
国際シンポジウム論文集の第252〜255頁)には、
基板の2つの互いに向き合っている表面にGTOサイリ
スタを構成するために、ドープされた範囲および接触部
を有する半導体ブリッジが構成されているデバイス構造
が記載されている。米国特許第 5,608,237号明細書に
は、IGBT構造が半導体材料から成る基板の2つの互
いに向かい合う表面に構成されている双方向性半導体ス
イッチが記載されている。このような双方向性IGBT
は追加的な制御電極によりエミッタ効率の制御を可能に
し、またこの仕方で非常に良いスイッチング特性および
導通特性を有するデバイスが実現される。正弦波状の電
源電流を、電源への反作用をわずかに保ちかつ同時に電
源への逆供給の可能性を保って、処理しなければならな
い変換装置(変成器)では、双方向性IGBTが有利に
使用可能である。それに適しているマトリックス形変換
装置は9つの双方向性スイッチを含んでおり、これらは
対として逆並列に接続されている18個の対称に阻止す
るIGBTにより置換することができる。米国特許第
5,608,237号明細書に記載されているデバイスの簡単な
実現によりここに相当な利点が得られる。
に実行可能であり、かつ薄い基板の2つの互いに向き合
っている表面に複雑な半導体構造を製造するのにも適し
ているパワー半導体デバイスの製造方法を提供すること
である。
ップで導電性にドープされた半導体材料から成る2つの
基板(1)のそれぞれ1つの表面に、ドープされた範囲
(2)の構造が作られ、第2のステップで基板が反対側
の表面から薄くされ、第3のステップでこれらの表面が
堅牢にかつ導電性に互いに結合されることにより解決さ
れる。実施態様は従属請求項にあげられている。
のために、電気伝導を可能にするための基本ドーピング
を施されている半導体材料から成る2つの基板が使用さ
れる。これらの基板のそれぞれ1つの表面にはドーピン
グの通常の方法ステップによってデバイス用に予定され
ている構造の導電範囲が作られる。これらの範囲に別の
半導体層もエピタキシァルに成長させられ、その上に接
触部が被着される。半導体構造が各々の基板に完成され
た後、または少なくともデバイスを両側からさらに加工
することが可能であるまでに完成された後に、基板は構
造化されていない裏面から薄くされる。それはたとえば
研磨またはエッチバックにより行われる。薄くされた基
板の裏側は次いで、好ましくはウェハボンディング法に
より、堅牢にまた導電的に互いに結合される。基本ドー
ピングが存在しているので、それによって両表面の構造
の間に導電性の結合が作られる。こうして特に基板の中
央平面に対して鏡面対称に構成されているデバイスが簡
単な仕方で製造される。特にこうして双方向性の半導体
スイッチが製造される。
めの製造プロセスの種々のステップの後の断面図で1つ
のデバイスを示す図1および図2により本発明による方
法を一層詳細に説明する。
示されている例ではn- 形を可能にするための好ましく
は低い基本ドーピングを施されている通常の厚みの基板
1(図1aおよび図1b)から出発する。この基板の表
面には予定されているデバイス構造が作られる。それ
は、図示されている図1bおよび2bの例では、接続接
触部3を設けられているIGBT構造2である。図1の
実施例ではIGBTはDMOSセルテクノロジーで製造
される。図2の実施例では、(トレンチテクノロジーに
より)トレンチによって互いに隔てられているIGBT
が製造される。
ップで基板1が裏面4から薄くされる。これはたとえば
研磨またはエッチングにより行われ得る。1200V‐
IGBTの例では基板は約100μmの厚みにされ、1
700V‐IGBTの例では基板は約140μmの厚み
にされる。研磨された裏面は必要に応じて、後続のウェ
ハボンディングのプロセスのために十分に平らであるよ
うに磨かれる。
(図1dまたは図2d)がその裏面で堅牢に第1の基板
1の裏面に固定される。基板はそのためにたとえばクリ
ーンルーム条件のもとに押し合わされ、また当該材料に
対して知られている適当な圧力および温度条件のもとに
保たれる。その際に重要なことは、既に作成された半導
体構造を損傷することなしに、基板の結合を約300°
C〜400°C以下(典型的には上限350°C)の比
較的低い温度で行うことが可能であることである。それ
により、2つの互いに向かい合う表面に予定されている
構造化を有する所望の寸法(基本厚み)のデバイスが生
ずるように、ドープされた半導体ウェハが導電的に堅牢
に互いに結合される。こうして元の基板の結合面5が細
い点線により示されている図1eまたは2eに相応する
デバイスが形成される。
本ドーピングを施されている基本範囲の比較的薄い厚み
を有し、作動パラメータの特定の範囲内での応用に適し
ているパワー半導体デバイスが製造される。特に、結合
面5に関して鏡面対称なデバイスおよび双方向性半導体
スイッチが製造され得る。たとえば冒頭にあげた刊行物
に記載されているGTOサイリスタの場合に望ましいよ
うに、互いに結合すべき両方の基板に相い異なる構造化
を作るかまたは相い異なるドーピングを行うことが可能
である。本発明による方法の利点は、デバイスが薄く研
磨されるまで標準的プロセスで製造され得るので、追加
的な労力が公知の方法に比べてわずかで済むという事実
にある。基板を薄く研磨するステップは、基板の残され
た厚みが、デバイスの所望の電圧階級に相当し、また従
来通常の方法により製造される両側を構造化されたパワ
ー半導体デバイスの場合よりもはるかに薄くてよい予定
されている基本厚みを与えるように実行され得る。
テップの後のデバイスの断面図。
のステップの後のデバイスの断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 第1のステップで導電性にドープされた
半導体材料から成る2つの基板(1)のそれぞれ1つの
表面に、ドープされた範囲(2)の構造が作られ、第2
のステップで基板が反対側の表面から薄くされ、第3の
ステップでこれらの表面が堅牢にかつ導電性に互いに結
合されることを特徴とするパワー半導体デバイスの製造
方法。 - 【請求項2】 第3のステップがウェハボンディングに
より行われることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第3のステップが350°C以下の温度
で実行されることを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 第1のステップでそれぞれ1つまたは複
数のIGBTの構造が作られることを特徴とする請求項
1ないし3の1つに記載の方法。 - 【請求項5】 第1のステップでそれぞれ1つまたは複
数のGTOサイリスタの構造が作られることを特徴とす
る請求項1ないし3の1つに記載の方法。
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