JPS63120064A - 高電力半導体構造要素の半導体基板の縁のくぼみの形成方法 - Google Patents
高電力半導体構造要素の半導体基板の縁のくぼみの形成方法Info
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- JPS63120064A JPS63120064A JP62267586A JP26758687A JPS63120064A JP S63120064 A JPS63120064 A JP S63120064A JP 62267586 A JP62267586 A JP 62267586A JP 26758687 A JP26758687 A JP 26758687A JP S63120064 A JPS63120064 A JP S63120064A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高電力スイッチ構造要素の生産、特に機械的に
半導体基板内で研磨される高電力半導体構造要素の半導
体基板の縁のくぼみを形成する方法に関する。
半導体基板内で研磨される高電力半導体構造要素の半導
体基板の縁のくぼみを形成する方法に関する。
従来の技術
高電力半導体構造要素の技術では、高閉塞する左右対称
のサイリスクの半導体基板用の縁輪郭として一条のくぼ
みを設けることは公知である。このようなくぼみを大量
生産する種々の方法が提案されている。例えば、ＤＢ
−ＡＳ１４３９２１５として知られている方法は酸噴射
又は砂噴射を使って半導体基板を腐食させたり研磨した
りする。純機械的な方法、例えばエメリー盤等を用いて
くぼみを研磨する方法も開示されている。
のサイリスクの半導体基板用の縁輪郭として一条のくぼ
みを設けることは公知である。このようなくぼみを大量
生産する種々の方法が提案されている。例えば、ＤＢ
−ＡＳ１４３９２１５として知られている方法は酸噴射
又は砂噴射を使って半導体基板を腐食させたり研磨した
りする。純機械的な方法、例えばエメリー盤等を用いて
くぼみを研磨する方法も開示されている。
そのような方法及びその使用はＤＢ −０Ｓ１７６４３
２６に開示されており、くぼみ製作用に異なる段差のあ
る厚みをもったスライドワイヤ又は摩耗プレートが使用
される。連続する研磨過程では、実際には、半導体材料
の機械的なカットはＤＨ−０Ｓ１７６４３２６に示すよ
うに非常に複雑な加工プロセスを必要とするが、満足す
べき結果が得られないことがある。何故ならば、半導体
基板が機械的使用に対して非常に敏感であるからである
。従って、くぼみ形の縁輪郭を伴う高電力半導体構造要
素の大量生産では、もっばら前述の砂噴射方法が用いら
れてきた。しかしながら、この方法は半導体基板の厚さ
が厚くなると重大な短所となる。すなわち、基板厚の増
加とともに加工時間が増える。
２６に開示されており、くぼみ製作用に異なる段差のあ
る厚みをもったスライドワイヤ又は摩耗プレートが使用
される。連続する研磨過程では、実際には、半導体材料
の機械的なカットはＤＨ−０Ｓ１７６４３２６に示すよ
うに非常に複雑な加工プロセスを必要とするが、満足す
べき結果が得られないことがある。何故ならば、半導体
基板が機械的使用に対して非常に敏感であるからである
。従って、くぼみ形の縁輪郭を伴う高電力半導体構造要
素の大量生産では、もっばら前述の砂噴射方法が用いら
れてきた。しかしながら、この方法は半導体基板の厚さ
が厚くなると重大な短所となる。すなわち、基板厚の増
加とともに加工時間が増える。
１）００μｍ厚さになると加工時間は限界になる。
砂噴射の場合に要する保護ラックにより、加工時間が増
大するとともに研削量が多くなる。二重の保護ラックと
ともに、基板の厚さは約１３００μｍが限界である。従
って、この方法では８〜１０ｋＶの逆電圧を有するサイ
リスタは加工されない。又、砂噴射プロセスの誤差によ
り、くぼみの形を正確に再生産することができない。
大するとともに研削量が多くなる。二重の保護ラックと
ともに、基板の厚さは約１３００μｍが限界である。従
って、この方法では８〜１０ｋＶの逆電圧を有するサイ
リスタは加工されない。又、砂噴射プロセスの誤差によ
り、くぼみの形を正確に再生産することができない。
上述のように、従来、（ぼみ加工用に使用されていた砂
噴射プロセスを大量生産に適した機械プロセスに変更し
た方が望ましい。
噴射プロセスを大量生産に適した機械プロセスに変更し
た方が望ましい。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、構造要素の生産量を多くする方法であ
って、比較的節単に処理でき且つ大量生産に適したくぼ
みの製作用の機械装置による方法を提供することにある
。
って、比較的節単に処理でき且つ大量生産に適したくぼ
みの製作用の機械装置による方法を提供することにある
。
問題点を解決するための手段
上記の目的ははじめに述べた方法では、（ａ）先ず半導
体基板を平らに研磨し、（ｂ）くぼみの縁に合致する輪
郭をもった側面砥石を使い、くぼみを−作業工程で研磨
することによって解決される。
体基板を平らに研磨し、（ｂ）くぼみの縁に合致する輪
郭をもった側面砥石を使い、くぼみを−作業工程で研磨
することによって解決される。
本発明によるくぼみの研磨と平面研磨の２段階工程に対
して連続する工程を分離することにより、くぼみは簡素
化した作業工程で半導体基板に研磨され、くぼみの非常
に壊れやすい縁の部分は、それ自体分けて作業を行うこ
とができる。
して連続する工程を分離することにより、くぼみは簡素
化した作業工程で半導体基板に研磨され、くぼみの非常
に壊れやすい縁の部分は、それ自体分けて作業を行うこ
とができる。
本発明の好適な実施例では、平面研磨工程が２段階に分
けられ、第１段階では見目砥石で余分な半導体材料を取
り除き、第２段階では出来あがった縁面を精密砥石で仕
上げる。
けられ、第１段階では見目砥石で余分な半導体材料を取
り除き、第２段階では出来あがった縁面を精密砥石で仕
上げる。
砥石としては、異なる粒子の約４．４カラツト／ｄの密
度のダイヤ砥石を使用する。見目砥石と側面砥石の場合
はダイヤ粒子が金属結合されているとき、精密砥石の場
合はダイヤ粒子が合成物質結合されているときが特に効
果的である。
度のダイヤ砥石を使用する。見目砥石と側面砥石の場合
はダイヤ粒子が金属結合されているとき、精密砥石の場
合はダイヤ粒子が合成物質結合されているときが特に効
果的である。
これ以外の実施例は、特許請求の範囲第（１）頂辺外の
項に示されている。
項に示されている。
実施例
第１図乃至第３図は、本発明による方法の好適な実施例
の各段階を作業順序に従って示している。
の各段階を作業順序に従って示している。
出発点は、１枚の拡散済みのかなり丸い半導体基板５で
、この半導体基板は通常、数センチメートルの直径と約
１０００μｍの厚さを有する。構造要素の内部構造の製
作では、半導体基板の縁はそのままにしておかれ、構造
要素の仕上げのときに除去される。この縁の除去は先ず
荒目砥石１を使って荒目研磨工程で行われるが、この荒
目砥石１は精密砥石２及び側面砥石３とともに１つの同
一砥石軸４にセットされ（第１図）、回転矢印で示す方
向に回転する。
、この半導体基板は通常、数センチメートルの直径と約
１０００μｍの厚さを有する。構造要素の内部構造の製
作では、半導体基板の縁はそのままにしておかれ、構造
要素の仕上げのときに除去される。この縁の除去は先ず
荒目砥石１を使って荒目研磨工程で行われるが、この荒
目砥石１は精密砥石２及び側面砥石３とともに１つの同
一砥石軸４にセットされ（第１図）、回転矢印で示す方
向に回転する。
半導体基板５は、砥石軸４と平行な半導体基板軸６にホ
ルダ７で保持されて回転するようになっている。この半
導体基板は、荒目砥石１の前面に向かって３ ｍ ｍ
／分の送り速度で押される。研磨工程の際、荒目砥石１
の研磨速度すなわち円周速度は約３５ｍ／秒となり、高
速で砥石軸を回転させる。半導体材料の研削を出来るだ
け一様にするために、研磨工程の際、半導体基板５は回
転軸と平行に（すなわち半導体基板軸６、従って砥石軸
４と平行に）、見目砥石−面にわたって振子のように往
復運動する（第１図に両矢印で示す）。さらに、研磨工
程の際、半導体基板５は見目砥石に対して反対方向に８
０回転／分で回転する。
ルダ７で保持されて回転するようになっている。この半
導体基板は、荒目砥石１の前面に向かって３ ｍ ｍ
／分の送り速度で押される。研磨工程の際、荒目砥石１
の研磨速度すなわち円周速度は約３５ｍ／秒となり、高
速で砥石軸を回転させる。半導体材料の研削を出来るだ
け一様にするために、研磨工程の際、半導体基板５は回
転軸と平行に（すなわち半導体基板軸６、従って砥石軸
４と平行に）、見目砥石−面にわたって振子のように往
復運動する（第１図に両矢印で示す）。さらに、研磨工
程の際、半導体基板５は見目砥石に対して反対方向に８
０回転／分で回転する。
研磨工程の冷却液として水が用いられる。偽の水には、
研磨装置を保護するために錆止め剤が含まれている。荒
目研磨の場合には、主として荒目砥石１の耐用年数が問
題となるため、見目砥石としてダイヤ砥石が効果的に使
用され、このダイヤ砥石には２５μｍの平均直径を有す
るダイヤ粒子が金属結合されている。
研磨装置を保護するために錆止め剤が含まれている。荒
目研磨の場合には、主として荒目砥石１の耐用年数が問
題となるため、見目砥石としてダイヤ砥石が効果的に使
用され、このダイヤ砥石には２５μｍの平均直径を有す
るダイヤ粒子が金属結合されている。
第１図に示した荒目研磨工程で半導体基板５の余分な縁
の層を短時間で広範囲に削った後、第２図に示した精密
砥石２を用いる精密研磨が続く。
の層を短時間で広範囲に削った後、第２図に示した精密
砥石２を用いる精密研磨が続く。
精密研磨の場合にも荒目研磨の場合と同様に、半導体基
板５と精密砥石２に対して同一の回転速度と研磨速度が
得られ、振子運動する。押し出し速度は荒目研磨工程と
異なり、１ｍｍ／分で明らかに遅くなる。これには種々
の理由があるが、特に、精密砥石２が見目砥石と比べて
異なる特徴をもっていることによる。つまり、ここでは
ダイヤ砥石に関係している。２０ｐｍの平均直径を有す
るダイヤ粒子が使用されている。精密砥石２の場合、ダ
イヤ粒子は半導体基板５の縁が破損しないようにするた
め、軟らかい合成物質結合の中にある。
板５と精密砥石２に対して同一の回転速度と研磨速度が
得られ、振子運動する。押し出し速度は荒目研磨工程と
異なり、１ｍｍ／分で明らかに遅くなる。これには種々
の理由があるが、特に、精密砥石２が見目砥石と比べて
異なる特徴をもっていることによる。つまり、ここでは
ダイヤ砥石に関係している。２０ｐｍの平均直径を有す
るダイヤ粒子が使用されている。精密砥石２の場合、ダ
イヤ粒子は半導体基板５の縁が破損しないようにするた
め、軟らかい合成物質結合の中にある。
精密研磨の場合には材料研削量は比較的少量のため、精
密砥石２では強固性と耐用年数は問題とならない。半導
体結晶に僅かな欠陥があることを除いて、半導体基板の
縁の面は精密研磨で特によく仕上げられ、この欠陥も後
の腐食工程で完全に除去される。精密研磨工程の最後に
、実際のくぼみ８が研磨される（第３図）。この研磨は
、くぼみの縁に合致する輪郭をもった側面砥石３を使用
する作業工程で行われる。この研磨工程では、半導体基
板５は振り子のような往復運動はしない。押し出し速度
は１ｍｍ／分である。側面砥石３の場合には、ダイヤ砥
石に関係している。この砥石は１６μｍの平均直径を有
し、金属結合されているダイヤ粒子を有する。がなり多
くのくぼみを研削する際、砥石の十分な耐用年数を確保
し特に必要な輪郭を保持するように再び金属結合が選ば
れる。
密砥石２では強固性と耐用年数は問題とならない。半導
体結晶に僅かな欠陥があることを除いて、半導体基板の
縁の面は精密研磨で特によく仕上げられ、この欠陥も後
の腐食工程で完全に除去される。精密研磨工程の最後に
、実際のくぼみ８が研磨される（第３図）。この研磨は
、くぼみの縁に合致する輪郭をもった側面砥石３を使用
する作業工程で行われる。この研磨工程では、半導体基
板５は振り子のような往復運動はしない。押し出し速度
は１ｍｍ／分である。側面砥石３の場合には、ダイヤ砥
石に関係している。この砥石は１６μｍの平均直径を有
し、金属結合されているダイヤ粒子を有する。がなり多
くのくぼみを研削する際、砥石の十分な耐用年数を確保
し特に必要な輪郭を保持するように再び金属結合が選ば
れる。
共通砥石軸４にある３つの砥石１．２及び３の装置によ
り、加工に際して高い寸法精度を達成できるという長所
が得られる。すべての砥石に対して、タイヤ粒子４．４
カラツト／Ｃｌ１）の密度が好ましい。
り、加工に際して高い寸法精度を達成できるという長所
が得られる。すべての砥石に対して、タイヤ粒子４．４
カラツト／Ｃｌ１）の密度が好ましい。
本発明による方法を、４４００又はａｏｏｏｖの逆電圧
を伴うサイリスク用の半導体基板で試した。その際、半
導体基板の好適な厚さは９４０μｍ又は１０００μｍで
ある。この場合、商品名「スーパーフィックスＪ （
Ｓｕｐｅｒｆｉｘ）として市販されているダイアメタル
会社 （Ｄ ｉ ａｍｅ ｔ ａ １）のＣＨ−２５００のダ
イヤ砥石を使用下る。部分的に金属結合による精密砥石
を用い部分的に合成物質結合による精密砥石を用いて精
密研磨を行い、生産量は次のようになった。
を伴うサイリスク用の半導体基板で試した。その際、半
導体基板の好適な厚さは９４０μｍ又は１０００μｍで
ある。この場合、商品名「スーパーフィックスＪ （
Ｓｕｐｅｒｆｉｘ）として市販されているダイアメタル
会社 （Ｄ ｉ ａｍｅ ｔ ａ １）のＣＨ−２５００のダ
イヤ砥石を使用下る。部分的に金属結合による精密砥石
を用い部分的に合成物質結合による精密砥石を用いて精
密研磨を行い、生産量は次のようになった。
４４００Ｖ−エレメント 稔肚 ｎ金属結合の精
密研磨 １０ ０合成物質結合の精密研磨
６０ ４２ａｏｏｏｖ−エレメント 合成物質結合の精密研磨 １７ １にの結果は、閉
塞構造要素の生産には精密研磨工程が重要であることを
示している。前述の研磨手順によれば、半導体基板は習
慣的に腐食、不動態化される。上記のように製作した８
０００Ｖ−エレメントの縁部分の横断面図が第４図に示
されている。くぼみ８の形とその上に載っている不動態
化１０がわかる。破線は最終的なｐｎ−接合９の位置を
示す。本発明の方法は、高閉塞半導体構造要素に対する
くぼみ製作に使用できる。この方法は簡単に実施でき、
高生産量と再生産可能な結果をもたらす。
密研磨 １０ ０合成物質結合の精密研磨
６０ ４２ａｏｏｏｖ−エレメント 合成物質結合の精密研磨 １７ １にの結果は、閉
塞構造要素の生産には精密研磨工程が重要であることを
示している。前述の研磨手順によれば、半導体基板は習
慣的に腐食、不動態化される。上記のように製作した８
０００Ｖ−エレメントの縁部分の横断面図が第４図に示
されている。くぼみ８の形とその上に載っている不動態
化１０がわかる。破線は最終的なｐｎ−接合９の位置を
示す。本発明の方法は、高閉塞半導体構造要素に対する
くぼみ製作に使用できる。この方法は簡単に実施でき、
高生産量と再生産可能な結果をもたらす。
第１図は荒目研磨工程を示した図、第２図は精密研磨工
程を示した図、第３図は本発明の方法による側面研磨す
なわちくぼみ研磨工程の図、第４図はくぼみを有する半
導体基板の横断面図である。 ｌ・・・見目砥石、２・・・精密砥石、３・・・側面砥
石、４・・・砥石軸、 ５・・・半導体基板、６・・・半導体基板軸、７・・・
ホルダ、８・・・くぼみ、 ９・・・ｐｎ−接合、１０・・・縁不動態化。
程を示した図、第３図は本発明の方法による側面研磨す
なわちくぼみ研磨工程の図、第４図はくぼみを有する半
導体基板の横断面図である。 ｌ・・・見目砥石、２・・・精密砥石、３・・・側面砥
石、４・・・砥石軸、 ５・・・半導体基板、６・・・半導体基板軸、７・・・
ホルダ、８・・・くぼみ、 ９・・・ｐｎ−接合、１０・・・縁不動態化。
Claims (9)
- （１）高電力半導体構造要素の半導体基板の縁のくぼみ
を形成する方法であって、半導体基板５の縁をまず平面
に研磨し、次いで縁の輪郭に合致した側面砥石３によっ
てくぼみ８を研磨することを特徴とする方法。 - （２）半導体基板５の平面研磨の際、荒目砥石１で余分
な半導体材料を除去する段階と、精密砥石２で出来上が
った縁面を仕上げる段階とを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項に記載の方法。 - （３）すべての研磨工程にダイヤ砥石を使用し、これら
の研磨工程の際、冷却用に錆止め剤を含んだ水を使用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の
方法。 - （４）荒目砥石１と側面砥石３にはダイヤ粒子が金属結
合されており、精密砥石２にはダイヤ粒子が合成物質結
合されていることを特徴とする特許請求の範囲第（３）
項に記載の方法。 - （５）前記ダイヤ粒子の密度はすべての砥石で約４．４
カラット／ｃｍ＾３であり、荒目砥石１は平均直径２５
μｍのダイヤ粒子を有し、精密砥石２は平均直径２０μ
ｍのダイヤ粒子を有し、側面砥石３は平均直径１６μｍ
のダイヤ粒子を有することを特徴とする特許請求の範囲
第（４）項に記載の方法。 - （６）砥石１、２、３は１つの共通の砥石軸４に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に
記載の方法。 - （７）前記研磨工程は約３５ｍ／秒の研磨速度で実施さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載
の方法。 - （８）前記半導体基板５は研磨工程で砥石１、２、３に
対して向かって回転し、前記半導体基板５の回転は約８
０回転／分であることを特徴とする特許請求の範囲第（
７）項に記載の方法。 - （９）前記半導体基板５は、平面研磨の際、回転軸と平
行にそれぞれの砥石１、２の一面にわたって振子のよう
に動くことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記
載の方法。（１０）前記半導体基板５の砥石への押し出
しは、荒目研磨の場合は約３ｍｍ／分、精密研磨の場合
は約１ｍｍ／分であることを特徴とする特許請求の範囲
第（２）項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH421286 | 1986-10-22 | ||
| CH04212/86-5 | 1986-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63120064A true JPS63120064A (ja) | 1988-05-24 |
Family
ID=4271889
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