(57)【特許請求の範囲】
【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つの表面にドーピング領域（２）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℃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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの互いに向き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。
【０００２】
【従来の技術】
Ｔ．オグラ等の刊行物“埋め込まれたゲ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、ドーピング領域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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単に実行可能であり、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、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つの基板のそれぞれ１つの表面に、ドーピング領域が作られ、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。
【０００５】
本発明による製造方法では各々のデバイスのために、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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、２種類のＩＧＢＴ構造のた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。
【０００７】
本発明による方法はそれぞれ電気伝導、図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。
【０００８】
図１ｃおよび２ｃによるすぐ次の方法ステップで基板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、１７００Ｖ‐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。
【０００９】
類似の仕方で前加工された第２の基板１′（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。
【００１０】
この方法により、両面に構造化を有し、基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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＩＧＢＴ構造のための製造プロセスの種々のステップの後のデバイスの断面図。
【図２】  他のＩＧＢＴ構造のための製造プロセスの種々のステップの後のデバイスの断面図。
【符号の説明】
１  基板
２  ドーピング領域
３  接続接触部
４  裏面
５  結合面
【図１】
0003848479.tif 000002
【図２】
0003848479.tif 000003