(57)【要約】【課題】従来技術による欠点を解決すること。【解決手段】ダイオード１の製造方法であって、  半導体結晶板１０に、該半導体結晶板１０の表面３に亘って平坦に延在するＰＮ又はＮＰ接合部を形成し、  後続の工程において、前記半導体結晶板１０を、切り分けによって個々のダイオードチップ１に切り分け、  前記切り分けを、前記ＰＮ又はＮＰ接合部を越えて延在する切り分けエッジ６が、前記半導体結晶板１０の前記表面３に対して垂直に形成されるように実施する、製造方法において、  前記切り分けのために、前記半導体結晶板１０に障害部１１を導入し、  前記障害部１１を起点として、前記半導体結晶板１０の局地的な加熱１２及び局地的な冷却１３を実施し、  前記局地的な加熱１２及び冷却１３によって引き起こされた機械的な応力に基づいて、前記障害部１１からクラックを延伸する、ことを特徴とする製造方法。【選択図】図２
2014007405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード（１）の製造方法であって、
半導体結晶板（１０）に、該半導体結晶板（１０）の表面（３）に亘って平坦に延在するＰＮ又はＮＰ接合部を形成し、
後続の工程において、前記半導体結晶板（１０）を、切り分けによって個々のダイオードチップ（１）に切り分け、
前記切り分けを、前記ＰＮ又はＮＰ接合部を越えて延在する切り分けエッジ（６）が、前記半導体結晶板（１０）の前記表面（３）に対して垂直に形成されるように実施する、
製造方法において、
前記切り分けのために、前記半導体結晶板（１０）に障害部（１１）を導入し、
前記障害部（１１）を起点として、前記半導体結晶板（１０）の局地的な加熱（１２）及び局地的な冷却（１３）を実施し、
前記局地的な加熱（１２）及び冷却（１３）によって引き起こされた機械的な応力に基づいて、前記障害部（１１）からクラックを延伸する、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記局地的な加熱（１２）を、レーザ放射によって実施する、
ことを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記局地的な冷却（１３）を、水放射又はガス放射によって実施する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
局地的な前記障害部（１１）を、ひっかき工程、ソー工程、又は、レーザ処理によって導入する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項５】
後続のエッチング工程によって処理されない切り分けエッジ（６）を形成する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
ＰＮ又はＮＰ接合部を有する半導体結晶からなるダイオードであって、
前記ＰＮ又はＮＰ接合部は、前記半導体結晶の表面（３）に亘って切り分けエッジ（６）まで平坦に延在しており、
前記切り分けエッジ（６）は、前記半導体結晶の前記表面（３）に対して垂直に形成されている、
ダイオードにおいて、
前記ダイオードは、請求項１から５に記載の方法によって製造されており、
前記切り分けエッジ（６）は、切り分け後のエッチング工程の痕跡を有さない、
ことを特徴とするダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＮ又はＮＰ接合部を有するダイオードの製造方法及びダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなダイオードは通常、例えばシリコンウェハのような半導体結晶板を用いて製造され、拡散工程又はエピタキシ工程によってＰＮ又はＮＰ接合部が形成される。この接合部は通常、半導体結晶板の表面上に平坦に形成され、後続の工程において、１つの半導体結晶板が多数の個々のダイオードチップに個別化される。この際、半導体結晶板の表面から裏面まで延びる切り分け切断部が導入され、このようにして半導体結晶板は、非常に多数の個々のダイオードチップに個別化される。
【０００３】
半導体結晶板の切り分けは通常、ソー工程によって実施される。このようなソー工程によって切断エッジの領域に結晶の欠陥が形成され、この欠陥が、こうして形成されたダイオードの特性の劣化を引き起こす。従って、この結晶の欠陥を再び除去する後続の処理工程、例えば、この損傷した結晶構造を再び除去するためのエッチング工程、及び／又は、後続の熱処理工程が必要となってしまう。
【０００４】
脆性の材料を切り分けるための切り分け方法は、既にＤＥ１０２００７０３３２４２Ａ１又はＤＥ１０２０１００３２０２９Ａ１から公知である。この切り分け方法は、半導体結晶に機械的な障害部を導入し、加熱及び冷却によって機械的な応力を形成し、その後この障害部から、切り分けクラックが形成されることによって実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０２００７０３３２４２Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２０１００３２０２９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術による上記欠点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、
ダイオードの製造方法であって、
半導体結晶板に、該半導体結晶板の表面に亘って平坦に延在するＰＮ又はＮＰ接合部を形成し、
後続の工程で、前記半導体結晶板を、切り分けによって個々のダイオードチップに切り分け、
前記切り分けを、前記ＰＮ又はＮＰ接合部を越えて延在する切り分けエッジが、前記半導体結晶板の前記表面に対して垂直に形成されるように実施する、
製造方法において、
前記切り分けのために、前記半導体結晶板に障害部を導入し、
前記障害部を起点として、前記半導体結晶板の局地的な加熱及び局地的な冷却を実施し、
前記局地的な加熱及び冷却によって引き起こされた機械的な応力に基づいて、前記障害部からクラックを延伸する、
ことを特徴とする製造方法
によって解決される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のダイオードの製造方法、及び、本発明のダイオードの利点は、選択された切り分け方法によって、切り分けエッジの領域における結晶の欠陥の形成が阻止される、乃至、格段に低減されることである。従って、発生した結晶の欠陥を除去する後続の処理工程はもはや不要となる。従って、後続のエッチング工程、並びに、後続の熱処理も行われない。このようにして特に少ない処理工程で製造可能な高品質のダイオードが得られる。さらに、エッチング化学物質によって生じ得る汚染は基本的に回避され、これによってダイオードの長期耐性が改善される。
【０００９】
さらなる利点および改善は、従属請求項に記載の特徴によって得られる。レーザ放射による局地的な加熱、及び、ガス放射又は水放射による局地的な冷却は、特に簡単である。クラックの延伸を実施する起点となる障害部は、ひっかき、ソー、又は、レーザによって特に簡単に形成することができる。特に有利には、ダイオードの付加的な汚染がないので、エッチング工程による後続処理が行われない、乃至、エッチング工程のための追加コストが不要である。
【００１０】
本発明の実施形態を、図面に示し、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のダイオードの製造工程を示す図である。
【図２】個々のダイオードを示す図である。
【図３】本発明の製造工程を説明するための図である。
【図４】本発明の製造工程を説明するための図である。
【図５】本発明の製造工程を説明するための図である。
【実施例】
【００１２】
図１は、半導体材料からダイオードを製造する方法の従来の工程を示す。ダイオードの製造は通常、例えばシリコンウェハのような半導体結晶板１０を用いて、拡散工程又はエピタキシ工程によりＰＮ又はＮＰ接合部を形成することによって実施される。例えばＮ型ドープされたシリコンウェハを基にして、Ｐ型ドーピングを表面に導入するか、又は、エピタキシ成長させることによって、ＰＮ接合部を形成することができる。
【００１３】
図１は例として、表面のＰ型ドーピング層が導入された、Ｎ型ドーパントを有するシリコンウェハを示している。図１の側面図には、Ｎ型ドーピング層５と、表面のＰ型ドーピング層４とが示されており、これらの層が１つのＰＮ接合部を形成している。説明のために、Ｐ型ドーピング層４が堆積された側を表面２と呼び、Ｎ型ドーピング層５の側を裏面３と呼ぶ。面積の大きい半導体ウェハ又はシリコンウェハを使用することにより、多数のダイオードを形成することができる。それから後続の工程として、半導体ウェハ１０乃至シリコンウェハが個々のダイオード１に切り分けられる。
【００１４】
図１には、個別化工程、つまり、シリコンウェハを多数の個々のダイオード１又はダイオードチップに切り分ける工程が図示されている。図１に示したような従来の工程では、この個別化工程は、ダイヤモンド製のソーブレード３０を用いたソー工程によって実施され、ダイヤモンド製のソーブレード３０が、シリコンウェハの表面２又は裏面３を起点として、多数の個々のダイオードチップに個別化する。図１には例として、ソー工程中のソーブレード３０が図示されている。
【００１５】
ソープレート３０を用いたソー工程によって、シリコンウェハの表面２から裏面３へと延在する側壁又は切り分けエッジ６が生じる。このようなソー工程は、シリコンウェハの結晶構造を機械的に損傷してしまうので、切り分けエッジ６の領域には、図１に例示されているマイクロクラック２０が生じる。
【００１６】
ダイオードチップ１のＰＮ接合部に逆方向の電圧が印加されると、ＰＮ接合部の領域に電荷キャリアの乏しいゾーンが形成され、これによりダイオードの所期の阻止特性が得られる。しかしながら、ダイオードが逆方向にバイアスがかけられているにも拘わらず、結晶の欠陥によって、ダイオードを通過して僅かな電流の流れをもたらす個々の電荷キャリアが生じることがある。逆方向におけるこの電流の流れは逆方向電流と呼ばれ、できるだけ小さくするべきである。なぜなら、この逆方向電流によって、ダイオードの不所望な加熱が引き起こされるからである。逆方向電流が大きすぎるとダイオードが迅速に劣化し、ダイオードが故障してしまうことがある。従って、危機的な使用のために、ダイオードの逆方向電流をできるだけ小さくすることが望まれる。
【００１７】
マイクロクラック２０も電荷キャリアを形成する半導体結晶の欠陥であるので、このようなマイクロクラックは、切り分けエッジ６の領域において、許容できない程に大きい逆方向電流を生じさせる。従って、ソーブレード３を用いた切り分け工程後に、これらのマイクロクラック２０を除去するための対策を講じる必要がある。この対策は、典型的には水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）を用いたエッチング工程によって実施され、これによってダイオード製造時にさらなる工程が必要となる。さらにエッチング剤は潜在的な汚染源であり、ダイオードそのもの、又は、ダイオードのパッケージ材料に影響を及ぼすことがある。
【００１８】
図２は、表面２及び裏面３を有する本発明のダイオード１を示す。表面３にはＰ型層４が配置されており、Ｎ型層５は、Ｐ型層からダイオード１の裏面まで延在している。Ｐ型層４乃至Ｎ型層５の電気的コンタクトのために場合によって設けられる金属被覆層は、図２には図示していない。表面２を上から見ると、ダイオード１は、４つの切り分けエッジ６によって画定された矩形を呈する。図２の側面図では、２つの切り分けエッジ６が図示されている。本発明によれば、切り分けエッジ６はソー工程によって形成されるのではなく、後続の図３〜５において説明するような局地的な加熱及び冷却によって形成される。図２の側面図から分かるように、この切り分けエッジ６はマイクロクラック２０を有していない。なぜなら、本発明の切り分け工程によれば、半導体結晶にマイクロクラックは形成されないからである。従って、このような切り分けエッジ６のマイクロクラックを除去するために、後続のエッチング工程又は熱処理工程は必要ない。
【００１９】
図３〜５には、本発明のダイオードの製造方法が概略的に図示されている。
【００２０】
図３は、半導体結晶板１０、例えばシリコンウェハの表面３を上から見た平面図を示す。シリコンウェハは、上から見ると円盤として形成されており、結晶板の一領域、すなわちいわゆるフラット３０が切り取られた。フラット３０の反対側では、半導体結晶板１０の表面に、短い線として図示された障害部１１が設けられている。この障害部１１は、半導体結晶板１０の縁部から、狭い縁部領域のみにおいて延在している。障害部１１が形成されているこの領域はダイオードにとって利用できないので、この障害部１１が半導体結晶板１０の広範囲を覆わないことが重要である。従ってこの障害部１１は、半導体結晶板の領域に局地的に設けられており、縁部の近傍にあるので、通常、ダイオードの製造には利用不可能である。障害部１１は、機械的な障害部、つまり半導体結晶板における凹部又はクラックである。
【００２１】
局地的な障害部１１の導入は、例えばダイヤモンド結晶を用いて表面３をひっかく等のような機械的処理によって、又は、半導体結晶板１０の表面３をソーで切ることによって、実施することができる。択一的に、障害部１１をレーザ処理によって形成することも可能であり、この場合のレーザ放射の強度は、半導体材料が損傷されるように、又は、半導体材料の単結晶構造にその他の障害が及ぼされるように、選択される。
【００２２】
障害部１１のすぐ近傍に、加熱ゾーン１２が形成される。この加熱ゾーン１２２によって、半導体結晶板１０は、広面積に加熱されることなく障害部１１のすぐ手前の領域において加熱される。加熱により半導体結晶の膨張が生じることとなるが、この膨張は、加熱ゾーン１２の領域に制限されている。この膨張によって機械的な応力がもたらされ、この機械的な応力が半導体結晶の剛性を上回ると、この機械的な応力により、障害部１１を起点として、半導体結晶内のクラックを形成することができる。この際、材料の脆性が重要であり、つまり、変形によって機械的な応力を低減させることが殆ど不可能であるという性質が重要である。さらに単結晶材料の場合には、クラックの形成は、結晶方向乃至結晶面に強く依存している。単結晶材料では、機械的な応力に基づくクラックは、常に優先的に、所定の結晶軸又は結晶面に沿って形成される。
【００２３】
半導体結晶における機械的な応力は、局地的な加熱ゾーン１２に加えてさらに、この加熱ゾーン１２の近傍に冷却ゾーン１３を配置すると、一層強くすることができる。このことは図４に図示されており、この図では、障害部１１を起点としてフラット３０の方向にまず冷却ゾーン１３が示されており、そして加熱ゾーン１２が示されている。半導体結晶板の表面上で加熱ゾーン１２をずらし、さらに冷却ゾーン１３を、縁部乃至障害部１１から半導体１１の表面に亘って移動させたことによって、図３から図４の状態に達した。もちろん択一的に、加熱ゾーン１２及び冷却ゾーン１３を定置的に形成する装置の下で、半導体結晶板１０の方を移動させることも可能である。これら３つのゾーンによって、半導体結晶に、障害部１１から切り分けクラック５０の形成に至る機械的応力が形成される。
【００２４】
局地的な加熱ゾーン１２及び局地的な冷却ゾーン１３を、半導体結晶板１０の表面上でずらしていくと、障害部１１からシリコン単結晶を横断して、切り分けクラック５０が形成される。この切り分けクラック５０は、半導体結晶板１０の表面３から半導体結晶板１０の裏面５まで延在する。加熱ゾーン１２乃至冷却ゾーン１３の移動方向に沿ったクラックの延伸、すなわち切り分けクラック５０の延伸は、図５に相応に図示されている。この分割クラック乃至切り分けクラック５０の形成によって、半導体結晶板１０が個々のダイオードチップに切り分けられる。半導体結晶における機械的な応力によって、有利には、所定の結晶面に沿ったクラックが形成される。従ってこのようにして形成されたクラックは、実質的に平滑な表面となり、この平滑な表面は、当該表面に垂直ないかなるマイクロクラックも有さない。適切な結晶軸に沿って移動を行うと、切り分けクラック５０は、実質的に半導体結晶の結晶面となる。これにより、このようにして製造されたダイオードは、実質的に欠陥のない切り分けエッジ６を有する。従って、これらのダイオードの逆方向電流は、既に切り分けた直後でも非常に僅かである。なぜなら切り分けエッジ６の領域には、逆方向電流の形成に寄与し得る欠陥箇所がないからである。従って、このようにして製造されたダイオード１は、切り分けエッジ６の後処理のための後続の処理工程を必要とすることなく直接使用することが可能である。
【００２５】
このようにして製造されたダイオードは、特に平滑な切り分けエッジ６を有する。この切り分けエッジ６はさらに、エッチング工程による後処理の痕跡を有さない。とりわけ表面３と切り分けエッジ６の交線は、特に直線かつ直角に形成されており、エッチングの残滓、又は、ソー工程による機械的な損傷領域は認識されない。従って、このようにして製造されたダイオードは、エッチング工程又はソー工程の痕跡を有さない。
【００２６】
図３〜５には、例として、半導体結晶板１０を通る１つの切り分けクラック５０の形成のみが示されている。相応にして、この第１の切り分け工程に対して垂直に、複数の切り分けクラック５０によるさらなる切り分けが実施される。ＤＥ１０２０１００３２０２９Ａ１にはさらに、これらの切り分けクラックをどのようにして半導体結晶板１０に順次導入するかが記載されている。
【図１】
2014007405.tif 000003
【図２】
2014007405.tif 000004
【図３】
2014007405.tif 000005
【図４】
2014007405.tif 000006
【図５】
2014007405.tif 000007