JPS587073B2 - カゴウブツハンドウタイソウチノセイサクホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、化合物半導体を用いた光導電装置などの半導
体装置の多量生産に適する製作法に関する。

現在シリコン半導体技術ではシリコンウエハの上に多数
の半導体素子能動部分の他、基板や電極リード線が接続
されるボンデイングバンド部分などを同時に形成し、後
でスクライプすることによって各チ７プに分離しており
、通常の化合物半導体技術でもこれと同様に各部分を半
導体結晶（ウエハ）上に形成しているが、この方法には
次のような欠点がある。

即ち、複数元素から成る半導体例えば光検出器の光導電
材料として用いられるテルル化カドミウムー水銀（Ｈｇ
ＣｄＴｅ）やテルル化スズー鉛（ＰｂＳｎＴｅ）のウエ
ハ（これらは２種の金属間化合物から成っているので化
合物半導体と呼ぶ）は、シリコンウエハに比べて一般に
得られるウエハ径が小さく、かつ非常に高価である。

このため化合物半導体結晶をできるだけ有効に使用する
ことが必要であり、具体的には結晶を全て素子の能動部
分として使用することが望ましい。

しかるにか５るものに対してもシリコン半導体技術と同
様な方法を適用したのでは、利用しない部分が多くなる
。

例えば第１図は既知の光導電装置を示し，１はサファイ
ヤなどの絶縁性基板、２はＨｇＣｄＴｅなどの化合物半
導体結晶、３は受光面であり、この装置は第３図に示す
基板１の上にエポキシ系などの接着剤により貼り付けら
れた大きい面積の化合物半導体結晶２を、パターニング
により略Ｈ型に形成し、その表面に中央の受光面３を残
して電極材料を蒸着して電極４，５を作り、更に電極４
，５にリード線６，７を接続して作られる。

この装置では図から明らかなように能動部分即ち受光面
３として利用されている化合物半導体結晶２は全体に対
して極めて僅かであり、それ以外の広い結晶部分は光導
電性を利用する有効部分としては用いていない。

このように素子の能動部分以外の配線部分、ボンデイン
グパッド基板などに貴重な化合物半導体結晶を用いるこ
とは、経済性に欠ける。

またこの種の化合物半導体結晶は一般に機械的強度が小
さく、ボンデイングによって結晶が破壊されることがあ
るので、ボンデイングパッド基板として利用することは
適当ではない。

これらの問題点を解決する一つの方法は、電極の配線部
分やボンデイングパツド部分に、化合物半導体結晶以外
の他の材料、特に機械的強度が大きくかつ安価な材料を
用いることである。

第２図はか５る光導電装置を示し、基板１の上に化合物
半導体結晶２′及びその両側に該結晶２′を挟むように
ほゞ同じ厚みの絶縁体８，９を接着削で固着したもので
ある。

この装置はほゾ受光面３部分のみを化合物半導体結晶２
′で作り、その他の電極配線部分やボンデイングパッド
用部分は、機械的強度の大きな材料例えばきわめて比抵
抗の高い高純度のシリコン片８，９で構成している。

こうすれば高価な化合物半導体結晶の使用量が少なく、
また結晶２′がボンデイングなどにより破損することも
ない。

しかも第２図の光導電装置を製造するには第４図に示す
ような絶縁性基板１上で化合物半導体結晶２′を機械的
強度の大きい材料の絶縁体又はこれと同等の作用をする
半導体８，９で挟んだ形状のウエハが必要となる。

本発明はかＸる構造のウエハを、高価な化合物半導体結
晶の浪費を避けながら一度に多量に生産する製作法を提
供しようとするもので、その特徴とするところは化合物
半導体結晶薄片を、機械的強度の大きい補助薄板で挟ん
で接着してこれらを一体化し、しかる後にこれらを細断
して多数の薄片を形成した後、これらの薄片の切断面を
平坦面に仕上げかつ薄層化を行ない、更にこの薄層化し
た薄片を所定間隔で幅方向に切断して多数の半導体装置
形成用のチップを製作する点にある。

以下図面の実施例を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。

第５図〜第１７図は本発明の方法により光導電装置を作
る場合の製作工程を示す。

まず第５図に示す化合物半導体結晶のインゴット１１を
点線で示すように切断し、第６図に示すウエハ１２を得
る。

次いでウエハ１２が必安な厚さとなるまで、その両面を
ポリツシング、ラツピングなどにより粗研磨、鏡面研磨
を行ない、更にエッチングにより仕上げて、第７図に示
す所望厚みの化合物半導体結晶薄片（以下結晶薄片とい
う）１３を形成する。

結晶薄片１３の厚さｄは後述するこの光導電装置の受光
面の幅よりもやト大きい程度にし、縦横の寸法は例えば
１５ｍｍにする。

一方ボンデイングパッド用薄板の材料として例えば第８
図に示す２枚の高純度シリコン半導体の薄板１４．１５
（以下補助薄板という）を用意し、その表裏両面を粗研
磨し、更に２枚とも一方の面を精密研磨、エッチングに
より鏡面仕上げを行なう。

この補助薄板１４．１５の厚さは、この部分がのちに光
導電装置の電極配線およびボンデイングパッド用基板と
なるため広い面積を必要とするので、結晶薄片１３の厚
さｄよりもかなり大きい厚さＤにする。

例を挙げるとｄ ＝ ０． ５ｍｍ，Ｄ＝ ２ｍｍであ
る。

次に２枚の薄板１４．１５の鏡面仕上げした面を内側に
して、これらの間に結晶薄片１３を挟み込み、エポキシ
系接着削で第９図に示すように接着する。

この場合補助薄板１４．１５の両側から圧力を加えて接
着層が充分に薄くなる様にしながら行なう。

この接着は結晶薄片１３及び２枚の薄板１４．１５の共
に接触する面が鏡面仕上げされているので良好に行なわ
れる。

こうして薄板１４．１５間に結晶薄片１３を挟んだサン
ドインチ状合板を作ったら、一群の点線で示すように所
要の間隔Ｈで主表面と垂直な方向に細断し、第１０図に
示すような構造の細長い薄片２０を多数枚作る。

次いでこの得られた多数の薄片２０の片面を同時に鏡面
仕上げして、例えば幅Ｘが４．５ｍｍ、長さＺが１５ｍ
ｍ、厚さＨが０， ５ ｍｍ位の寸法に成形する。

次にこの薄片２０を第１２図に示すようにサファイヤな
どの絶縁性基板２１に貼り付けるが、この場合サファイ
ヤ基板２１は、幅Ｂが薄片２０の幅Ｘよりもやメ大きめ
（１間程度）のものを用い、そして適当なワックス（溶
剤又は加熱により溶けるもの）により予め第１１図に示
すように適当な基板２２に多数密接させて貼り付けてお
く，このサファイヤ基板２１の上に、薄片２０を第１２
図に示すように貼り付ける。

これは薄片２０の鏡面仕上げした面を接着面とし、エポ
キシ系接着剤を用いて行なう。

この薄片２０の貼り付けは、次の工程で薄片２０のパタ
ーニングを行なうためサファイヤ基板２１と平行に、か
つ一方に片寄ることなく基板２１の略中心にくるように
行なうことが望ましいが，薄片２０がサフどイヤ基板２
１の鏡界２１Ａを越えない限り実際上の問題はない。

第１３図はサファイヤ基板２１の上にこのように薄片２
０を接着した状態を拡大して示すがこの例えば第１３図
の状態で薄層に研魔後そのまトフオトエッチングを行な
うとしても、そのパターンが単純であれば全面露光する
ことも可能である。

又複雑なパターンでも各薄片毎に露光を行なうことによ
って容易に所定の素子パターンを得ることができる。

次にこのサファイヤ基板２１上の多数の薄片２０の表面
を研磨、エッチングして鏡面仕上げを行なう。

この場合薄片２０の厚みＨがこの光導電装置の性能に影
響するため所望の厚さまで薄層化する。

こうして第１４図に示す薄片の集合体を得る。

次いで薄層化した各薄片２０の結晶薄片１３をフォトエ
ッチングにより受光面およびその近傍を残して除去し、
更にこの受光面近傍と補助薄板１４．１５の結晶薄片と
の接触部附近の表面に電極材料を蒸着し、各薄片２０上
に複数の光導電装置を形成する。

こうして多数の光導電装置を形成したら、薄片２０をダ
イヤモンドカツタあるいはスクライバにより多数のサフ
ァイヤ基板２１の各鏡界２１Ａに沿って薄片の幅方向に
切断し、次いで加熱あるいは溶剤を用いて基板２２に多
数のサファイヤ基板２１を固定（仮止め）しているワッ
クスを溶かし、除去する。

これにより多数のサファイヤ基板２１はそれぞれ分離さ
れ、第１５図に示すような光導電装置が多数得られる。

この光導電装置では図示する如くサファイヤ基板２１上
にパクーニングされた結晶薄片１３Ａ、絶縁薄板１４，
１５、これらの結晶薄片１３Ａと絶縁薄板１４．１５に
跨がり、その接合部附近の表面に蒸着形成された電極３
２．３３などが形成される。

結晶薄片１３Ａの中央部は受光面３１となり、また電極
３２．３３の薄板１４．１５側部分にボンデイングまた
は半田付けによりリード線の接続が行なわれる。

本発明の製作工程において、第１０図で示したように薄
片２０を形成した後、これを第１２図に示すようにサフ
ァイヤ基板２１に貼り付け、研磨やスクライビングを行
なう代りに、予めこの薄片２０の段階でスクライビング
により第１７図に示すような光導電装置に必要な大きさ
のウエハ４０に切断してもよい。

この場合は切断した薄片２０即ちウエハ４０を予め所定
の大きさに形成した各サファイヤ基板２１′に接着し、
この基板２１′をワックスにより第１６図に示す如く基
板２２に仮止めし、然るのち表面の研磨、エッチングを
行なって鏡面仕上げし、更にこのウエハ４０の結晶薄片
１３のパクーニング、電極材料の蒸着を行なって光導電
装置の形成を行なう。

この装置製作工程は各ウエハ４０毎に単独に行なっても
よく、また多数同時に行なってもよい。

更に別の方法で鏡面仕上げ及びスクライビングして第１
６図に示すように形成した薄片２０を、第１７図のよう
なウエハ４０に分離し、然るのちに装置製作工程を行な
ってもよい。

また第１４図に示したように基板２２上のサファイヤ基
板２１に貼り付けた各薄片２０を鏡面仕上げした状態で
、グイヤモンドカツクなどを用いてスクライビングを行
ない第１７図に示すようなウエハ４０を形成し、然る後
に各ウエハ４０毎に装置製作工程を行なってもよい。

以上詳細に説明したように本発明によれば、必要最少限
の極めて小さい化合物半導体結晶及びその両側に誘設す
る充分広い補助薄板からなる三層貼合せ構造の化合物半
導体ウエハを一度に多量に形成することができ、そして
電極リード線のボンデイングは補助薄板上の電極部分に
行なうことができる。

このため高価な化合物半導体結晶を有効１こ使い、また
ポンデイングによるウエハの破損を回避することができ
る。

なお本発明の実施例では三層構造の化合物半導体ウエハ
のみを説明したが、これは特許請求の範囲内において、
多層あるいは二層構造に変形することができるのはいう
までもない。

また本発明は光伝導装置のみならず他の類似の構造をも
つ各種装置にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は化合物半導体を用いた光導電装置およ
びその製造工程における中間段階の構造を示す斜視図、
第５図〜第１７図は本発明の製作工程を説明する斜視図
及び平面図である。 図において１３は化合物半導体結晶薄片、１４，１５は
補助薄板、２０は薄片、４０はウエハである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 化合物半導体結晶薄片を、機械的強度め大きい補助
   薄板で挟んで接着してこれらを一体化して合板とし、し
   かる後に該合板を板面と垂直な面で所定間隔で細断して
   多数の薄片を形成した後、これらの薄片の切断面を鏡面
   に仕上げかつ厚さを所定値にし、更にこの薄片を所定間
   隔で幅方向に切断して多数の半導体装置の主体となるチ
   ップを製作することを特徴とする化合物半導体装置の製
   作法。