[其他]在半导体功率元件的半导体薄片边缘上开环形槽的方法

说明书

本发明是关于半导体功率元件的制造，特别是关于在半导体功率元件的半导体薄片边缘上开环形槽的方法，其中环形槽是靠机械方法磨削在半导体薄片上的。

在半导体功率元件的制造工艺中，设环形槽作为具高阻断能力的对称闸流晶体管的半导体薄片边缘轮廓的作法是长时间所周知的事了。

为了在大量生产中开这类槽，迄今提出了各种各样的方法。因此，举例说，从西德专利DE-AS1，439，215中可以知道用适当的酸或喷砂法在半导体薄片上刻蚀或磨削沟槽的作法。在该同一个专利公布中指出了这样一点，即无需更多的细节措施，也可采用砂轮之类的纯机械方法开这类槽。

西德公开专利1，764，326更详细介绍了这类机械方法及其应用，该专利在连续磨削操作中采用了各种不同等级厚度的磨丝或磨板。

但实际上，实践证明，用机械方法切除半导体材料，特别需要极其复杂的加工操作（如西德公开专利1，764，326所示的那样），否则效果就不好，因为半导体薄片对机械加工是极为敏感的。

因此，过去在大量生产带槽形边缘轮廓的半导体功率元件时，只能采用上面提到的喷砂法。然而，喷砂法，特别是在半导体薄片的厚度增大时，具有下列很大的缺点：

-加工时间随着薄片厚度的增加而大幅度延长。甚至在1100微米厚度的情况下，也已达到能方便从事的界限。

-随着喷砂时间的延长，喷砂过程中需用的保护漆的清除量增多。从大约1300微米的薄片厚度上，甚至用两层保护漆涂层也不再够用，因此阻断电压为8-10千伏的硅可控整流器现在已不按这种方法加工;

-喷砂法的容许偏差保证不了沟槽的任何位置和形状可精确地再现。

有鉴于此，极其希望能有一种适宜大量生产的机械方法可以代替以前使用的喷砂法来加工沟槽。

因此本发明的目的是创造一种操作相当简单、在大量生产中能大量生产出有效元件的机械开槽法。

上述目的是用本说明书开端所述的那种方法加以实现的，即

甲）首先，从表面磨削半导体薄片的边缘;

乙）然后，采用在边缘上相应制成一定轮廓的成形磨削砂轮在一次操作中就磨削出沟槽。

按照本发明将轮廓磨削操作分为表面磨削和沟槽磨削两步工序的作法，沟槽极其敏感的边缘部分就可以分别处理，从而可按简化了的操作在半导体薄片上开出实际的沟槽。

根据本发明的一个最佳实施例，表面磨削工序又分为两步，第一步是用粗磨砂轮磨掉多余的半导体材料，第二步是用精磨砂轮精磨已磨削出的边缘表面。

砂轮最好采用金刚石浓度约为4.4克拉/立方厘米的各种不同粒度的金刚石砂轮。尤其是如能在粗磨砂轮和成形砂轮中使金刚砂粒采取金属结合方式，在精磨砂轮中使金刚砂粒埋置在合成结合剂中，则更为有利。

另外一些实施例则介绍了本发明的辅助权项。

下面结合附图参照实施例更详细介绍本发明的内容。附图中：

图1是粗磨操作的示意图;

图2是精磨操作的示意图;

图3是沟槽磨削或成形磨削的示意图;

图4是带槽的半导体薄片的剖面详图。

附图零件编号

1.粗磨砂轮    6.半导体薄片轴

2.精磨砂轮    7.安装架

3.成形砂轮    8.沟槽

4.砂轮轴    9.pn结

5.半导体薄片    10.边缘钝化部分

图1至图3示意显示了根据本发明方法的一个实施例的各加工工序的先后顺序。

先从全面扩散过的通常直径约几厘米、厚度约1000微米、基本上呈圆形的半导体薄片5开始。元件内部结构形成之后，半导体薄片5上会余留下一个边缘，这个边缘在元件制成后必须予以除去。

该边缘是在最初粗磨时用粗磨砂轮1除去的。粗磨砂轮1最好与精磨砂轮2和成形砂轮3一起配置在砂轮公共轴4上，按图中箭头所示的方向转动。

半导体薄片5可转动地装在与砂轮轴4平行运转的半导体薄片的轴6上的安装架7，最好以3毫米/分的进给速率推进，其端面顶住粗磨砂轮1的端面。

在磨削操作期间，粗磨砂轮1以一定的转速绕砂轮轴转动，使磨削速率（即其圆周速率）约为35米/秒。

为了确保尽量均匀地磨掉半导体材料，半导体薄片5在磨削操作的过程中一方面平行于转轴（即平行半导体薄片轴6或砂轮轴4）并超出粗砂轮1边缘作往复运动（图1中用双向箭头表示），一方面以相反于粗砂轮1的转向转动，最好以80转/分的转速转动。

实践证明，在这里所述的全部磨削操作中，以加有保护磨具用的防锈剂的水作为冷却剂非常有效。