JPS6118869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポジテイブベベルPN接合露出面を
有する半導体装置を容易に製造することが可能な
方法に関するものである。

電力用のトランジスタ、ダイオード等の半導体
装置の耐圧及び信頼性を高めるために、ベベル
（bevel）構造にすること、及び表面安定化のため
のガラス層を設けることは公知である。第１図は
ネガテイブベベルのメサ型トランジスタを示し、
第２図はポジテイブベベルのトランジスタを示
す。これ等のトランジスタは、N⁺型エミツタ領
域１、Ｐ型ベース領域２、N^-型コレクタ高抵抗
領域３、及びN⁺型コレクタ低抵抗領域４、エミ
ツタ電極５、ベース電極６、及びコレクタ電極
７、表面安定化層８、及びSiO₂膜９を有する。

第１図のネガテイブベベルのトランジスタにお
いては、薄い低抵抗ベース領域２の下に比較的厚
い高抵抗コレクタ領域３が設けられ、更に低抵抗
コレクタ領域４も設けられている。従つて、ベー
ス領域２をわずかにエツチングすると、ベース・
コレクタ接合が露出するので、深いエツチングが
不要になり、コレクタ領域３，４を半導体チツプ
相互の連結部として利用することが出来る。複数
の半導体チツプが素子の完成近くまで連結されて
いれば、チツプ群としてまとめて処理することが
出来、作業性が良い。しかし、ネガテイブベベル
はポジテイブベベルに比較し、高耐圧化すること
が難しい。一方、第２図のポジテイブベベルの場
合には、コレクタ領域４，３の側からベース領域
２の側に向つてエツチングを進めるので、ベース
領域２をわずかに残存させることが困難であるば
かりでなく、例え、ベース領域２がわずかに残存
しても、チツプの連結部として使用することは難
しい。このため、エミツタ領域１の側の主面に接
着剤１０ａによつて耐エツチング性の支持板１０
を予め固着させておく必要があつた。この様に支
持板１０を予め固着しておくと、ウエフアがエツ
チングによつて個々のチツプに分割されても、各
チツプがバラバラにならない。しかし、支持板１
０をはく離しなければならないので、この分だけ
作業が面倒になる。また、PN接合の露出表面を
安定化するためにガラスによる表面安定化層８を
設ける場合には、ガラスが支持板１０に固着し、
支持板１０のはく離がますます困難になる。

ダイオードの場合には、エミツタ領域１に相当
するものがないので、支持板１０をはく離せず、
最後までチツプに一体化させて電極に利用するこ
とも可能であるが、この場合には、耐エツチング
性の比較的高価な支持板１０を半導体チツプと共
に切断することになるので、支持板１０の再使用
が不可能になり、必然的に半導体装置のコスト上
昇を招く。

そこで、本発明の日的は、ポジテイブベベル構
造を有すると共に、表面安定化ガラス層を有する
半導体装置を、容易且つ低コストに製造すること
が出来る半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

上記目的を達成するための本発明は、半導体チ
ツプの側面に露出するようなPN接合を有する半
導体ウエフアの一方の主面に、耐熱性及び耐エツ
チング性を備えた支持板を非耐熱性接着剤で接着
する工程と、前記半導体ウエフアの他方の主面側
からエツチングすることによつてポジテイブベベ
ルPN接合露出面を有する複数個の半導体チツプ
を得る工程と、前記支持板に接着されている前記
複数の半導体チツプの前記支持板に接着されてい
ない側の主面にチツプ連結用共通金属薄板を接触
させ、加熱処理を施して前記共通金属薄板に前記
半導体チツプを合金化で固着させると同時に、前
記非耐熱性接着剤による接着力を消失させ、前記
支持板を前記半導体チツプからはく離する工程
と、前記共通金属薄板で連結されている前記複数
の半導体チツプの相互間にガラス液又はガラス粉
末を充てんした後に熱処理を施して前記複数の半
導体チツプの相互間に表面安定化用ガラス層を形
成し、このガラス層で前記ポジテイブベベルPN
接合露出面を被覆する工程と、前記複数個の半導
体チツプ相互間の前記金属薄板及び前記ガラス層
を切断し、独立した半導体チツプを得る工程とを
含むことを特徴とするポジテイブベベル半導体装
置の製造方法に係わるものである。

上記発明によれば、次の作用効果が得られる。

(イ) エツチング時において半導体ウエフアを支持
する支持板とは別に金属薄膜を設けるが、この
金属薄板はエツチング後に利用されるので、耐
エツチング性が不要であり、これを設けること
によるコストの上昇は極めて少ない。

(ロ) 金属薄板を半導体チツプに合金化で固着する
時の熱で、支持板の接着剤を消失させるので、
支持板のはく離が極めて容易に達成される。

(ハ) ガラス層の形成は、支持板をはく離した後に
行われるので、ガラスが支持板に付着せず、支
持板のはく離が困難になることはない。

(ニ) 金属薄板は、切断されて半導体チツプの電極
となるが、金属薄板を耐エツチング性の高価な
金属で形成することが不要であるので、半導体
装置のコストの上昇が抑えられる。なお、支持
板は耐エツチング性を有する高価なものであつ
ても、再使用が可能であるので、コスト上昇の
要因にはほとんどならない。

(ホ) 半導体チツプの側面がガラス層で覆われるの
で、混成集積回路等に組み込んで使用するチツ
プ部品として好適な半導体装置を提供すること
が出来る。

以下、図面を参照して本発明の１実施例に付い
て述べる。

第３図〜第１４図は本発明をシリコントランジ
スタの製造に適用した実施例を工程順に示すもの
である。このシリコントランジスタの製造に当つ
ては、まず、第３図に示すように多数のトランジ
スタを得るための多数のN⁺型エミツタ領域１１
と、Ｐ型ベース領域１２と、N^-型コレクタ高抵
抗領域１３と、N⁺型コレクタ低抵抗領域１４と
を有し、一方の主面１５がSiO₂層１６で被覆さ
れたシリコンウエフア１７を用意し、この他方の
主面１８にチツプサイズに対応させてレジスト膜
１９を設ける。このレジスト膜１９はエツチング
の時のマスクに使用するものであつて、例えばイ
ーストマン・コダツク社のKMER（商品名）と
呼ばれるフオトレジストが適する。

次に、シリコンウエフア１７の一方の主面１５
の側のSiO₂層１６の上に接着剤２０を薄く塗
り、この接着剤２０を利用してウエフア１７をセ
ラミツク製の支持板２１に接着させる。接着剤２
０は後の工程で支持板２１からシリコンチツプを
分離することが可能なものであればどのようなも
のでもよい。しかし、後の合金化工程の熱で接着
力が消失するような有機接着剤がこの接着剤２０
に適し、本実施例ではイーストマン・コダツク社
のKPR（商品名）と呼ばれるフオトレジストが
使用されている。支持板２１としてはウエフア１
７と同形か、多少大きめの耐エツチング性且つ耐
熱性を有するものが適する。しかし、後の工程で
共通金属薄板が固着されるまで、多数のチツプを
機械的に支持することが出来るものであれば、ど
のようなものでもよい。

次に、弗酸と硝酸と酢酸との混酸液で選択的に
エツチングを行い、第５図に示す如くポジテイブ
ベベルの多数のチツプ２２が支持板２１に支持さ
れたチツプ群を形成する。即ち露出している他方
の主面１８から支持板２１に達するまでエツチン
グをして傾斜したPN接合露出面２３を有する台
形状チツプ２２とする。第５図に於いて、N^-型
コレクタ高抵抗領域１３からＰ型ベース領域１２
に向つてPN接合露出面２３の外形寸法が徐々に
大きくなつていることはポジテイブベベルPN接
合になつていることを意味する。

次に、水中又はアセトン中で超音波洗浄を行つ
て第５図に示すメサ上部のレジスト膜１９をはく
離して第６図の状態とする。即ちN⁺型コレクタ
低抵抗領域１４を露出させる。

次に、第６図に示すチツプ群を逆さにし、アル
ミニウム蒸着層２４が上面に設けられた金属薄板
２５と重ね合せる。即ち、第７図に示す如く、金
属薄板２５の上のアルミニウム蒸着層２４にメサ
頭部のN⁺型コレクタ低抵抗領域１４の表面を接
触させる。アルミニウム蒸着層２４はSi−Al−
Mo合金化接合を作るために設けられたものであ
つて、約５〜10μｍであることが望ましい。金属
薄板２５は表面安定化処理時のチツプ連結基板と
し更に最終的な電極基板とするためのものであつ
て、シリコン及びガラス膜との熱膨張係数の適合
からモリブデン又はタングステン等で形成するこ
とが望ましく、また熱膨張、熱伝導、機械的強
度、取扱い易さ等の点から100〜500μｍ程度に形
成することが望ましい。尚本実施例ではモリブデ
ン（Mo）が使用されている。

第７図に示すものが用意出来たら、金属薄板２
５にチツプ２２を圧接するために、支持板２１の
上に重りを載せて、真空炉に入れ、加熱処理でSi
−Al−Moの合金化を行い、チツプ２２を金属薄
板２５に合金化層２６で固着させる。これによ
り、チツプ２２は金属薄板２５に合金化層２６を
介して低抵抗固着され、またこの合金化の熱で、
チツプ２２を支持板２１に固着していた第７図に
示す接着剤２０は飛散して消失し、支持板２１が
チツプ２２から分離した状態となる。従つて、真
空炉からチツプ群を取り出した後に支持板２１を
チツプ２２から極めて容易にはく離することが出
来る。第８図に示すように支持板２１がはく離さ
れても、はく離と同時又ははく離の前に、チツプ
２２が新しい支持板として働く金属薄板２５に合
金化層２６を介して固着されるので、チツプ２２
の配列状態が乱れることはなく、チツプ群の状態
が維持される。

次に、PN接合部の多少の汚れ及び残留アルミ
ニウムを取り除く目的で軽く酸又はアルカリでエ
ツチングし、第９図に示す状態とする。

次に、電気泳動法、スキージ法等で、第１０図
に示す如くPN接合露出面２３を囲むようにパツ
シベーシヨン用ガラス粉末２７を充てんする。こ
のガラス粉末２７は表面安定化絶縁層を形成する
ためのものであるから、亜鉛系又は鉛系のアルカ
リ成分が含有していないものであることが望まし
い。第１０図に示すガラス粉末２７の充てんは、
ガラス粉末を蒸留水等で懸濁したガラス液いわゆ
るガラススラリの状態であつてもよいし、ガラス
粉末をそのまま充てんしてもよい。

次に、ガラス粉末２７の融点より50℃程度高い
650〜750℃程度の温度でガラスを焼結して、第１
１図に示す如くPN接合露出面２３を被覆するガ
ラス絶縁層２８を形成する。尚、ガラス絶縁層２
８は逆メサを解消して機械的に安定したチツプを
得るために、チツプ２２の一方の主面２９の直下
領域の空間を全部充てんするように設けることが
望ましい。

次に、第１２図に示す如く、SiO₂層１６にエ
ミツタ電極形成用開孔３０とベース電極形成用開
孔３１とをフオトエツチング法にて設ける。

次に、Al又はNi等の蒸着又はメツキ法等によ
つて、開孔３０及び３１にエミツタ電極３２及び
ベース電極３３を設け、また金属薄板２５にもコ
レクタ電極層３４を設ける。

次に、ワイヤーダイス法又はレーザースクライ
ブ法等でチツプ２２の相互の略中間に於ける絶縁
層２８及び金属薄板２５を切断して、第１４図に
示すような独立したチツプ２２とする。これによ
り、コレクタ低抵抗領域１４の側にコレクタ電極
として働く金属薄板２５が接着され、且つ逆メサ
に形成され、且つポジテイブベベルに形成され、
且つ表面安定化ガラス絶縁層２８で被覆されたチ
ツプ２２を得ることが出来る。

上述から明らかなように、この実施例によれ
ば、ポジテイブベベルに形成された多数のチツプ
２２を最後の工程まで、支持板２１又は金属薄板
２５でチツプ群の状態に保持するので、多数のチ
ツプに同時にパツシベーシヨンを施すことが可能
になる。従つてパツシベーシヨンが容易となり、
高耐圧特性及び信頼性の優れたチツプを安価に提
供することが可能になる。

またチツプ２２の配列がウエフアの段階から最
終的にチツプ化するまで乱れることなく保持され
るので、ガラス塗布、電極開孔、電極金属の被着
などの工程が通常のウエフアプロセスと同様に行
える。

またシリコンと熱膨張係数の近似した金属薄板
２５を裏打ち材として使用し、最終的チツプに於
いても残存させているので、電力用シリコン半導
体装置としての信頼性を向上させることが出来
る。また放熱特性も良くなる。

またエミツタ電極３２及びベース電極３３を設
ける領域にポジテイブベベルを得るための支持板
２１を接着しても、金属薄板２５にチツプ２２を
固着するときの合金化処理の時に非接着状態とな
り、容易にはく離することが出来るから、後の工
程の障害になることはない。

また、ポジテイブベベルにすることによつて半
導体領域が逆メサ状となるが、ガラス絶縁層２８
が逆メサを解消するように被着されるので、破損
しにくい機械的に安定なチツプを提供出来る。

以上、本発明の１実施例に付いて述べたが、本
発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
更に変形可能なものである。例えば、第１５図に
示すようにN⁺型シリコン層４１とＮ型シリコン
層４２とP⁺型シリコン層４３とからなるポジテ
イブベベルのダイオードチツプを形成し、金属薄
板２５に合金化層２６で接着し、SiO₂層１６の
開孔にアノード電極４４を設け、金属薄板２５に
カソード電極層４５を設け、PN接合露出面２３
をガラス絶縁層２８で被覆するものにも適用可能
である。またサイリスタ等の製作にも適用可能で
ある。また、エミツタ電極３２、ベース電極３３
等の形成時点は上述の実施例に限定されるもので
はなく、実施例よりも早い時点で形成してもよ
い。また支持板２１はレジスト以外の物質で接着
してもよい。また金属薄板２５はろう接であつて
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のメサ型トランジスタを示す説明
的断面図、第２図はポジテイブベベルトランジス
タを示す説明的断面図、第３図、第４図、第５
図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図、第１１図、第１２図、第１３図及び第１４図
は本発明の１実施例に係わるトランジスタの製造
方法を工程順に示す説明的断面図、第１５図は本
発明を適用したダイオードの説明的断面図であ
る。 尚図面に用いられている符号に於いて、１１は
N⁺型エミツタ領域、１２はＰ型ベース領域、１
３はN^-型コレクタ高抵抗領域、１４はN⁺型コレ
クタ低抵抗領域、１５は一方の主面、１７はシリ
コンウエフア、２０は接着剤、２１は枝持板、２
２はチツプ、２３はPN接合露出面、２５は金属
薄板、２６は合金化層、２７はガラス粉末、２８
はガラス絶縁層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体チツプの側面に露出するようなPN接
   合を有する半導体ウエハアの一方の主面に、耐熱
   性及び耐エツチング性を備えた支持板を非耐熱性
   接着剤で接着する工程と、 前記半導体ウエフアの他方の主面側からエツチ
   ングすることによつてポジテイブベベルPN接合
   露出面を有する複数個の半導体チツプを形成し、
   前記複数の半導体チツプを前記支持板で夫々支持
   したものを得る工程と、 前記支持板に接着されている前記複数の半導体
   チツプの前記支持板に接着されていない側の主面
   にチツプ連結用共通金属薄板を接触させ、加熱処
   理を施して前記共通金属薄板に前記半導体チツプ
   を合金化で固着させると同時に、前記非耐熱性接
   着剤による接着力を消失させ、前記支持板を前記
   半導体チツプからはく離する工程と、 前記共通金属薄板で連結されている前記複数の
   半導体チツプの相互間にガラス液又はガラス粉末
   を充てんした後に熱処理を施して前記複数の半導
   体チツプの相互間に表面安定化用ガラス層を形成
   し、このガラス層で前記ポジテイブベベルPN接
   合露出面を被覆する工程と、 前記複数個の半導体チツプ相互間の前記金属薄
   板及び前記ガラス層を切断し、独立した半導体チ
   ツプを得る工程と を含むことを特徴とするポジテイブベベル半導体
   装置の製造方法。 ２ 前記金属薄板はモリブデン板上にアルミニウ
   ム層を設けたものである特許請求の範囲第１項記
   載のポジテイブベベル半導体装置の製造方法。