用于制造二極管的方法和二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明基于用于制造二極管的方法和根據(jù)該方法制造的二極管。由半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生PN結(jié)或NP結(jié)，其平面地在半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3上延伸。以垂直于半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3的方式形成分開邊沿6，分開邊沿延伸超過PN結(jié)或NP結(jié)。半導(dǎo)體晶片10的分開通過從干擾11出發(fā)借助局部加熱11和局部冷卻13半導(dǎo)體晶片13進(jìn)行由干擾11引起的裂紋擴(kuò)散的方式來進(jìn)行。這樣形成的分離裂紋優(yōu)選沿著半導(dǎo)體晶體的晶體平面進(jìn)行，由此不通過在PN結(jié)或NP結(jié)的區(qū)域中構(gòu)建干擾位置來實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】用于制造二極管的方法和二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種用于制造二極管的方法和一種二極管，其具有PN結(jié)或NP結(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，通過使用半導(dǎo)體晶片例如硅晶片來通過擴(kuò)散工藝或者外延工藝產(chǎn)生PN結(jié)或NP結(jié)的方式來制造這種二極管。這種結(jié)通常整面地構(gòu)造在半導(dǎo)體晶片的上側(cè)上并且在后續(xù)的步驟中將半導(dǎo)體晶片分割成多個(gè)單個(gè)二極管芯片。在此，引入分開切口，其從半導(dǎo)體晶片的上側(cè)延伸至下側(cè)并且這樣半導(dǎo)體晶片分割成相當(dāng)多的單個(gè)二極管芯片。通常，分開半導(dǎo)體晶片通過鋸割工藝來進(jìn)行。通過這種鋸割工藝在切口邊沿的區(qū)域中產(chǎn)生晶體缺陷，該晶體缺陷導(dǎo)致這樣構(gòu)造的二極管的特性的劣化。因此，需要如下加工步驟，其又去除晶體缺陷，例如刻蝕表面以便又去除受損的晶體結(jié)構(gòu)，和/或需要后續(xù)的熱處理步驟。
[0003]用于分開脆性材料的分開方法已經(jīng)在DE 10 2007 033 242 Al或DE 10 2010032 029 Al中公開。該分開工藝通過在半導(dǎo)體晶體中引入機(jī)械干擾并且通過加熱和冷卻形成機(jī)械應(yīng)力來進(jìn)行，其中于是由于干擾而形成進(jìn)行分開的裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的用于制造二極管的方法和根據(jù)本發(fā)明的二極管具有如下優(yōu)點(diǎn)，通過所選的分開方法防止或者明顯降低在分開邊沿的區(qū)域中的晶體干擾的形成。因此不再需要后續(xù)消除已形成的晶體損傷的加工步驟。不僅后續(xù)的刻蝕步驟而且后續(xù)的熱處理因此可以停止。這樣提出了一種高品質(zhì)的二極管，其可以利用特別少的工作步驟來制造。此外，通過刻蝕化學(xué)物質(zhì)基本上避免可能的臟污，由此改善了二極管的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0005]其他優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)方案通過從屬權(quán)利要求的特征來得到。特別簡(jiǎn)單地，通過激光束進(jìn)行局部加熱而通過氣體束或水束進(jìn)行局部冷卻?？梢蕴貏e簡(jiǎn)單地通過刻鑿、鋸割或激光來進(jìn)行引發(fā)裂紋擴(kuò)散的干擾。特別有利的是，通過刻蝕工藝而沒有后續(xù)加工來進(jìn)行，因?yàn)檫@樣對(duì)二極管的附加沾污不發(fā)生或不需要這種刻蝕工藝的額外開銷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在以下的描述中予以更為詳細(xì)地闡述。其中: 圖1示出了二極管的傳統(tǒng)制造過程
圖2示出了單個(gè)二極管，以及 圖3至圖5闡述了根據(jù)本發(fā)明的制造過程。
【具體實(shí)施方式】
[0007]圖1示出了用于由半導(dǎo)體材料制造二極管的傳統(tǒng)工藝步驟。通常，二極管的制造通過使用半導(dǎo)體晶片10或硅晶片并且隨后借助擴(kuò)散工藝或外延工藝產(chǎn)生PN結(jié)或NP結(jié)的方式來進(jìn)行。例如，從N摻雜的硅晶片出發(fā)通過表面引入或外延生長(zhǎng)P摻雜可以產(chǎn)生PN結(jié)。圖1示例性地示出了具有N摻雜的硅晶片，表面P摻雜層被引入該硅晶片中。在圖1的側(cè)視圖中示出了 N摻雜的層5和表面的P摻雜層4，它們形成PN結(jié)。為了描述目的，P摻雜層4被施加的側(cè)稱作上側(cè)2而N摻雜5的側(cè)稱作下側(cè)3。通過使用大面積的半導(dǎo)體晶片或硅晶片可以產(chǎn)生許多二極管，其中隨后作為最后的工藝步驟將半導(dǎo)體晶片10或硅晶片分開成單個(gè)二極管I。
[0008]在圖1中示出了該分割即將硅晶片分開成多個(gè)單個(gè)二極管I或二極管芯片的工藝步驟。在如在圖1中所示的傳統(tǒng)工藝步驟中，這利用借助金剛石鋸片30的鋸割工藝來進(jìn)行，該鋸割工藝從上側(cè)2或下側(cè)3開始將晶片分割成多個(gè)單個(gè)二極管芯片I。在圖1中示例性地示出了在鋸割工藝期間的鋸片30。
[0009]通過利用鋸片30的鋸割形成側(cè)壁或分開邊沿6，其從硅晶片的上側(cè)2延伸至硅晶片的下側(cè)3。由于這種鋸割工藝是對(duì)硅晶片的晶體結(jié)構(gòu)的機(jī)械損毀，所以在分開邊沿6的區(qū)域中形成微裂紋20，其在圖1中示例性地示出。
[0010]當(dāng)對(duì)二極管芯片I的PN結(jié)沿著截止方向施加電壓，則在PN結(jié)的區(qū)域中形成少載流子區(qū)，使得出現(xiàn)所期望的二極管截止特性。然而，基于晶體缺陷會(huì)形成單個(gè)載流子，其隨后導(dǎo)致通過二極管的低電流流通，盡管二極管沿著截止方向極化。沿著截止方向的電流流通稱作截止電流并且要盡可能小，因?yàn)橛捎谠摻刂闺娏鲿?huì)出現(xiàn)二極管不期望的發(fā)熱。過高的截止電流導(dǎo)致二極管老化增強(qiáng)并且會(huì)導(dǎo)致二極管的故障。對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用而言因此期望二極管的截止電流盡可能低。
[0011 ] 由于微裂紋20是半導(dǎo)體晶體中的干擾(其同樣導(dǎo)致載流子形成)，這種微裂紋在分開邊沿6的區(qū)域中導(dǎo)致不允許的高截止電流并且因此必須采取措施來根據(jù)分開工藝借助鋸片3去除微裂紋20。這典型地通過刻蝕工藝?yán)脷溲趸?KOH)來進(jìn)行，這在制造二極管時(shí)需要另一工藝步驟。此外，刻蝕劑是污染的潛在源，污染會(huì)影響二極管本身或會(huì)影響二極管的其他包封材料。
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有上側(cè)2和下側(cè)3的二極管I。在上側(cè)2上布置P層4并且N層5從二極管I的P層4延伸至下側(cè)3。用于電接觸P層4或N層5的可能的金屬化層在圖2的視圖中未示出。在上側(cè)2的俯視圖中，二極管I作為矩形示出，該矩形由分開邊沿6限制。在圖2的側(cè)視圖中示出了兩個(gè)分開邊沿6。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在設(shè)置為，分開邊沿6并不通過鋸割工藝來構(gòu)造，而是通過局部加熱并且冷卻如后續(xù)的圖3至圖5所描述的那樣來構(gòu)造。如在圖2的側(cè)視圖中可看到的那樣，分開邊沿6在此沒有微裂紋20，因?yàn)橥ㄟ^根據(jù)本發(fā)明的分開工藝未在半導(dǎo)體晶體中產(chǎn)生微裂紋。因此，也不需要后續(xù)的刻蝕步驟或熱處理步驟，以便去除分開邊沿6的這種微裂紋。
[0013]在圖3至圖5中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的用于制造二極管的方法。
[0014]圖3示出了半導(dǎo)體晶片10 (例如硅晶片)的上側(cè)3的俯視圖。硅晶片在俯視圖中構(gòu)造為圓片，其中所謂的平板(Flat)30的晶片的區(qū)域被切掉。在平板30的對(duì)置的側(cè)上，作為細(xì)線示出的干擾11引入半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3上。但，干擾11從半導(dǎo)體晶片10的邊緣僅在窄的邊緣區(qū)域中延伸。在此重要的是，干擾11沒有覆蓋半導(dǎo)體片10的大區(qū)域，因?yàn)楦蓴_所引入的區(qū)域并不能用于二極管。因此僅涉及半導(dǎo)體晶片的區(qū)域中的局部干擾11，干擾由于距邊緣近通常不能用于制造二極管。干擾11是機(jī)械干擾，即半導(dǎo)體晶片中的加深部或裂紋。局部干擾11引入例如可以通過機(jī)械加工如借助金剛石晶體刻鑿表面3或通過鋸割半導(dǎo)體晶片10的表面3進(jìn)行?？商孢x地也可能通過激光加工產(chǎn)生干擾11，其中在此激光束的強(qiáng)度選擇為使得出現(xiàn)半導(dǎo)體材料磨損或半導(dǎo)體材料的單晶線結(jié)構(gòu)的其他干擾。
[0015]在干擾11的緊鄰空間附近，現(xiàn)在產(chǎn)生加熱區(qū)12。通過加熱區(qū)122加熱在即將到干擾11之前的區(qū)域中的半導(dǎo)體晶片10，而在此不會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體晶片10的大面積的加熱。由于加熱，出現(xiàn)半導(dǎo)體晶體的膨脹，該半導(dǎo)體晶體限制到加熱區(qū)12的區(qū)域上。因此出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力，在機(jī)械應(yīng)力超過半導(dǎo)體晶體的強(qiáng)度時(shí)通過機(jī)械應(yīng)力會(huì)在半導(dǎo)體晶體中形成裂紋。在此重要的是材料的脆性，即通過變形減小機(jī)械應(yīng)力的僅非常小地構(gòu)造的可能性。此外，在單晶體材料中，裂紋的形成極大地取決于晶體方向或晶體平面。在單晶體材料中，由于機(jī)械應(yīng)力始終優(yōu)選地沿著確定的晶軸或晶體平面形成裂紋。
[0016]當(dāng)除了局部加熱區(qū)12之外還在空間附近布置局部冷卻區(qū)13時(shí)，半導(dǎo)體晶體中的機(jī)械應(yīng)力還可以增強(qiáng)。這在圖4中示出，其中從干擾11出來朝著平板30首先示出了冷卻區(qū)13和加熱區(qū)12。從圖3出發(fā)，通過加熱區(qū)12在半導(dǎo)體晶片的表面上移動(dòng)并且附加地從邊緣或干擾11出發(fā)冷卻區(qū)13在半導(dǎo)體晶片11的表面之上運(yùn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)圖4的狀態(tài)。可替選地，自然半導(dǎo)體晶片10也可以在設(shè)備之下運(yùn)動(dòng)，該設(shè)備固定地產(chǎn)生加熱區(qū)12和冷卻區(qū)
13。通過這兩個(gè)區(qū)產(chǎn)生在半導(dǎo)體晶體中的機(jī)械應(yīng)力，機(jī)械應(yīng)力由干擾11出發(fā)引起形成分開裂紋50。
[0017]當(dāng)局部加熱區(qū)12和局部冷卻區(qū)13在半導(dǎo)體晶片10的表面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，從干擾11開始分開裂紋50橫向通過硅單晶體形成，分開裂紋從半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3延伸至半導(dǎo)體晶片10的下側(cè)5。裂紋、分開裂紋50沿加熱區(qū)12或冷卻區(qū)13的運(yùn)動(dòng)方向的擴(kuò)散在圖5中相應(yīng)地示出。通過構(gòu)造分離裂紋或分開裂紋50于是將半導(dǎo)體晶片10分開成二極管芯片。由于通過在半導(dǎo)體晶體中的機(jī)械應(yīng)力優(yōu)選借助沿著確定的晶體平面的裂紋構(gòu)造，這樣產(chǎn)生的裂紋是基本上平坦的表面，其垂直于該表面幾乎沒有微裂紋。當(dāng)沿著合適的晶軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，分開裂紋50基本上是半導(dǎo)體晶體的晶體平面。這樣制造的二極管由此具有分開邊沿6，該分開邊沿基本上沒有干擾。二極管因此緊接著分開之后具有特別小的截止電流，因?yàn)樵诜珠_邊沿6的區(qū)域中不存在干擾位置，干擾位置可以有助于截止電流形成。這樣制造的二極管I因此可以直接使用，而不需要后續(xù)的加工步驟來后加工分開邊沿6。
[0018]這樣制造的二極管因此具有特別平坦的分開邊沿6。此外，分開邊沿6不具有通過刻蝕工藝的后加工軌跡，尤其是上側(cè)3和分開邊沿6的剖切線特別筆直并且直角地構(gòu)造并且不能看到通過鋸割工藝引起的被機(jī)械損毀的區(qū)域或殘留物。這樣制造的二極管因此具有分開邊沿6，分開邊沿不具有刻蝕工藝或鋸割工藝的軌跡。
[0019]在圖3至圖5中示例性地僅示出了通過半導(dǎo)體晶片10的分開裂紋50的形成。相應(yīng)地，利用垂直于第一分開步驟的分開裂紋50進(jìn)行進(jìn)一步分開。在DE 10 2010 032 029Al中還描述了分開裂紋優(yōu)選如何相繼地被引入半導(dǎo)體晶片10中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造二極管I的方法，其中在半導(dǎo)體晶片10中產(chǎn)生PN結(jié)或NP結(jié)，其中PN結(jié)或NP結(jié)平面地在半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3上延伸，其中在后續(xù)步驟中半導(dǎo)體晶片10通過分開而分開成單個(gè)二極管芯片1，其中進(jìn)行所述分開使得:以垂直于半導(dǎo)體晶片10的上側(cè)3的方式形成分開邊沿6，分開邊沿6延伸超過在PN結(jié)或NP結(jié)上，其特征在于，為了分開，將干擾11引入半導(dǎo)體晶片10中，半導(dǎo)體晶片從干擾11出發(fā)對(duì)半導(dǎo)體晶片10進(jìn)行局部加熱12和冷卻13并且這樣通過局部加熱12和冷卻13來進(jìn)行由于機(jī)械應(yīng)力造成的干擾11所引起的裂紋擴(kuò)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過激光束進(jìn)行局部加熱12。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過水束或氣體束進(jìn)行局部加熱13。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，局部干擾11的引入通過刻鑿工藝、鋸割工藝或激光照射來進(jìn)行。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，形成分開邊沿6，其并不通過后續(xù)的刻蝕工藝來加工。
6.一種由半導(dǎo)體晶體構(gòu)成的二極管，其具有PN結(jié)或NP結(jié)，其中PN結(jié)或NP結(jié)平面地在半導(dǎo)體晶體的上側(cè)3上延伸至分開邊沿6，其中以垂直于半導(dǎo)體晶體6的上側(cè)3的方式形成分開邊沿6，其特征在于，二極管利用根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法來制造并且分開邊沿6不具有分開之后的刻蝕工藝的軌跡。
【文檔編號(hào)】H01L21/329GK103515225SQ201310245714
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】R.施皮茨, A.格拉赫, R.科爾布 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司