專利名稱：硅臺面半導體器件的pn結保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件的PN結保護工藝技術領域，特別是硅臺面半導體器件的PN結保護工藝。
背景技術：
當今硅臺面半導體器件的PN結保護工藝，是采用在硅片表面涂覆一層玻璃層，以達到保護PN結的作用。其工藝原理是將稀釋劑和玻璃粉的混合液，均勻涂敷在完成了擴散工序待鈍化的硅片的表面，再將硅片裝入載片舟，推入擴散爐，升溫至470°C，在O2氣氛中焙燒20分鐘后將載片舟拉出，去除表面多余的玻璃粉；然后將硅片裝入載片舟，推入擴散爐，升溫至820°C，在O2氣氛中燒結20分鐘后將載片舟拉出，取下硅片，PN結表面即覆蓋了一層玻璃鈍化層。該工藝的不足之處在于，由于玻璃層內的氣泡的存在和玻璃層密度的、影響，玻璃層的厚度需要達到30 40 y m的厚度，方能達到鈍化要求。由此帶來了一些弊端，半導體器件在惡劣環(huán)境中，玻璃層內會產(chǎn)生裂紋，從而影響鈍化質量。長期以來，在半導體器件制造領域，人們不斷進行工藝創(chuàng)進，力求降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的性價比。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可避免玻璃層出現(xiàn)裂紋的硅臺面半導體器件的PN結保護方法。本發(fā)明技術方案包括以下步驟
1)在完成了擴散工序的硅片表面采用氣相沉積法覆蓋SIPOS(半絕緣多晶硅)薄膜，并采用掩膜的方法，去除多余的SIPOS薄膜，只在PN結表面保留SIPOS薄膜；
2)將玻璃粉的稀釋混合液涂敷在硅片表面，低溫焙燒后，去除多余的玻璃粉，再將硅片置于擴散爐內，在O2氣氛中燒結。本發(fā)明采用半絕緣多晶硅(SIPOS)疊加玻璃鈍化膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)單一的玻璃鈍化膜直接對臺面半導體器件進行PN結表面保護的工藝方法，以提高鈍化效果。本發(fā)明的工藝原理是通過步驟I )，將反應源氣體汽化，以層流的方式進入反應室，到達被預先加熱至反應溫度的襯底。在襯底上方的層流層中，載氣中的反應源分子穿過滯留層，分解并擴散至晶體表面，經(jīng)物理和化學過程，可控地淀積到襯底上，形成需要的淀積層SIP0S，利用掩膜的方法，去除多余的SIP0S，在PN結表面保留一層SIP0S。通過步驟2)，則在PN結部位留下玻璃粉，并在高溫下燒結以形成玻璃鈍化保護膜。本發(fā)明生產(chǎn)工藝過程所用的設備為CVD爐和通用的擴散爐，工藝成熟，操作簡單，易于實施，利用SIPOS和融凝玻璃層的有效結合，實現(xiàn)了對半導體器件的PN結的保護。該工藝的發(fā)明，突破了傳統(tǒng)的理念，利用SIPOS和玻璃層有機結合，提高了半導體器件的抗惡劣環(huán)境的能力。步驟I)中，將完成擴散和臺面成型的硅片清洗干凈并甩干后，裝入載片舟，在CVD爐內溫度為650±20°C的條件下，在無氧條件下，將SiH4、N2O的混合液進行汽化處理60±5分鐘，然后將硅片載片舟拉出，取下硅片；再采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，再在硅片的表面覆蓋厚度為2 3iim的光刻膠，將硅片裝入片架，并置于90±5°C的烘箱內處理30±5分鐘，取出片架，選擇性曝光、顯影，再將硅片片架置于150±5°C的烘箱內處理30±5分鐘后取出；再經(jīng)腐蝕窗口、去除光光刻膠，則在硅片的PN結表面沉積了 SIPOS薄膜。在步驟I)中，利用無氧條件，在低壓的情況下，將反應源氣體(SiH4、N2O)汽化，以層流的方式進入反應室，到達被預先加熱至反應溫度的襯底。本發(fā)明經(jīng)CVD爐處理后，在硅片上覆蓋的SIPOS薄膜厚度為I 2iim。一定厚度的SIPOS薄膜利于沉積玻璃鈍化保護膜。 本發(fā)明所述SiH4、N2O的混合液的混合投料質量比為85 90 10 15。本發(fā)明所述化學清洗劑由質量比為10 I I的順03、HF和冰乙酸混合組成。步驟2)中，采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，在硅片的表面均勻涂敷玻璃粉的稀釋混合液層，并裝入載片舟，在爐內溫度為470 ± 5°C的擴散爐中，在O2氣氛中焙燒20±2分鐘；再將載片舟拉出擴散爐，去除硅片表面多余的玻璃粉，再將硅片裝上載片舟，置于爐內溫度為820±5°C的擴散爐中，在O2氣氛中燒結20±2分鐘，然后取出硅片。步驟2)中使用的化學清洗劑的組分為氨水、雙氧水和水，各成分的質量比為1:2:5。上述玻璃粉的稀釋混合液由乙基纖維素和玻璃粉以2. 5 I的質量比混合組成。合適的混合比目的是保證涂覆在硅片表面的混合液有一定的粘度，以便于操作，并保證涂覆均勻，達到鈍化保護的目的。為了控制玻璃鈍化保護膜的厚度，在硅片的表面涂敷的玻璃粉的稀釋混合液層的厚度為15 20iim。


圖I為擴散片被覆蓋SIPOS后的芯片結構示意圖。圖2為發(fā)明完成后的芯片結構不意。
具體實施例方式附圖I中，I為擴散后在硅片表面形成的SiO2保護膜，2為淀積的SIPOS層保護膜。附圖2中，I為擴散后在硅片表面形成的SiO2保護膜，2、3為淀積的SIPOS層保護膜，4、5為玻璃鈍化層。一、準備玻璃粉的稀釋混合液
將乙基纖維素和玻璃粉以2. 5 I的質量比充分混合均勻，形成玻璃粉的稀釋混合液。二、準備SiH4、N2O的混合液
調節(jié)好SiH4、N20的流量閥，以保證質量比為85 90 10 15，先關閉放料閥門開關，待用。三、準備化學清洗劑
I、準備化學清洗A :將HN03、HF和冰乙酸以10 I I的質量比混合，形成化學清洗劑A。2、準備化學清洗劑B
將氨水、雙氧水和水以I : 2 : 5的質量比混合,形成化學清洗B劑。四、準備腐蝕劑
將氫氟酸、氟化鞍和水以3 6 10的質量比混合，形成腐蝕劑。五、加工步驟
I、氣相沉積SIPOS薄膜
將完成擴散和臺面成型的硅片采用化學清洗劑A清洗干凈并甩干后，裝入載片舟，緩慢推入CVD爐，在爐內溫度為650±20°C的條件下，采用無氧條件，對由SiH4、N2O的混合液 進行汽化處理60土5分鐘，然后將硅片載片舟緩慢拉出，取下硅片。對硅片進行清洗并甩干后，再在硅片的表面覆蓋厚度為2 3pm的光刻膠。將硅片裝入片架，并置于90±5°C的烘箱內處理30±5分鐘，取出片架，選擇性曝光、顯影，再將娃片片架置于150±5°C的烘箱內處理30±5分鐘后取出。以腐蝕劑腐蝕出窗口 將硅片裝入片架，并將片架放入溫度在36土 TC的腐蝕劑中，加入配好的腐蝕劑，必須保證腐蝕劑的液面高于片架，并不斷抖動片架，以保證腐蝕速度的均勻，待窗口內的SIPOS腐蝕干凈后，取出片架，并用去離子水沖洗干凈。去除光刻膠將片架置于硫酸和雙氧水質量比為95 5的混合液中，并保持溶液的溫度在120±5°C，并不斷抖動片架，以保證去膠時氣泡的及時排出，待硅片表面的光刻膠去除干凈后，取出片架，并用去離子水沖洗干凈、甩干。經(jīng)過以上工藝則在硅片的PN結表面沉積了一層厚度為I 2iim的SIPOS薄膜。如圖I所示。 2、制作玻璃鈍化保護膜
采用化學清洗劑B對硅片進行清洗并甩干后，在硅片的表面均勻涂敷厚度為15 20 iim的玻璃粉的稀釋混合液層，并裝入載片舟，推入爐內溫度為470±5°C的擴散爐中，在O2氣氛中焙燒20 ±2分鐘。結束后將載片舟拉出擴散爐，去除硅片表面多余的玻璃粉，再將硅片裝上載片舟，推入爐內溫度為820±5°C的擴散爐中，在O2氣氛中燒結20±2分鐘。結束后將載片舟拉出擴散爐,取下娃片,這樣在娃片表面的PN結處就覆蓋了一層15 20 ii m的玻璃鈍化保護膜，產(chǎn)品如圖2所示。五、效果比效
將經(jīng)該發(fā)明工藝處理后的制品用于反向阻斷三極閘流晶體管生產(chǎn)中，產(chǎn)品的擊穿電壓由原來的軟擊穿變成了硬擊穿，電壓值由原來的800伏，提高到現(xiàn)在的1100伏，極大限度地發(fā)揮了 PN結的擊穿特性，產(chǎn)品的漏電流明顯降低，達到了 IyA以下，玻璃層未見裂紋。
權利要求
1.硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于包括以下步驟 1)在完成了擴散工序的硅片表面采用氣相沉積法覆蓋SIPOS薄膜，并采用掩膜的方法，去除多余的SIPOS薄膜，只在PN結表面保留SIPOS薄膜； 2)將玻璃粉的稀釋混合液涂敷在硅片表面，低溫焙燒后，去除多余的玻璃粉，再將硅片置于擴散爐內，在O2氣氛中燒結。
2.根據(jù)權利要求I所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于在所述步驟1)中，將完成擴散和臺面成型的硅片清洗干凈并甩干后，裝入載片舟，在CVD爐內溫度為650±20°C的條件下，無氧條件下，將SiH4、N2O的混合液進行汽化處理60±5分鐘，然后將硅片載片舟拉出，取下硅片；再采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，再在硅片的表面覆蓋厚度為2 3 iim的光刻膠，將硅片裝入片架，并置于90±5°C的烘箱內處理30±5分鐘，取出片架，選擇性曝光、顯影，再將硅片片架置于150±5°C的烘箱內處理30±5分鐘后取出；再經(jīng)腐蝕窗口、去除光光刻膠，則在硅片的PN結表面沉積了 SIPOS薄膜。
3.根據(jù)權利要求2所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于經(jīng)CVD爐處理后，在硅片上覆蓋的SIPOS薄膜厚度為I 2iim。
4.根據(jù)權利要求2所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于所述SiH4、N20的混合液的混合投料質量比為85 90 10 15。
5.根據(jù)權利要求2所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于所述化學清洗齊U的組分為順03、HF和冰乙酸，各成分的質量比為10 : I : I。
6.根據(jù)權利要求I所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于在所述步驟2)中，采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，在硅片的表面均勻涂敷玻璃粉的稀釋混合液層，并裝入載片舟，在爐內溫度為470±5°C的擴散爐中，在O2氣氛中焙燒20±2分鐘；再將載片舟拉出擴散爐，去除硅片表面多余的玻璃粉，再將硅片裝上載片舟，置于爐內溫度為820±5°C的擴散爐中，在O2氣氛中燒結20±2分鐘，然后取出硅片。
7.根據(jù)權利要求6所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于所述化學清洗劑的組分為氨水、雙氧水和水，各成分的質量比為1:2:5。
8.根據(jù)權利要求6所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于所述玻璃粉的稀釋混合液由乙基纖維素和玻璃粉以2. 5 I的質量比混合組成。
9.根據(jù)權利要求6所述硅臺面半導體器件的PN結保護方法，其特征在于在硅片的表面涂敷的玻璃粉的稀釋混合液層的厚度為15 20 ii m。
全文摘要
硅臺面半導體器件的PN結保護方法，涉及半導體器件的PN結保護工藝技術領域，在完成了擴散工序的硅片表面采用氣相沉積法覆蓋SIPOS薄膜，并采用掩膜的方法，去除多余的SIPOS薄膜，只在PN結表面保留SIPOS薄膜；再將玻璃粉的稀釋混合液涂敷在硅片表面，低溫焙燒后，去除多余的玻璃粉，再將硅片置于擴散爐內，在O2氣氛中燒結。本發(fā)明采用半絕緣多晶硅(SIPOS)疊加玻璃鈍化膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)單一的玻璃鈍化膜直接對臺面半導體器件進行PN結表面保護的工藝方法，以提高鈍化效果。
文檔編號H01L21/56GK102779764SQ201210296649
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權日2012年8月21日
發(fā)明者周明, 王榮元, 穆連和, 顧理建 申請人:南通明芯微電子有限公司