本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，具體涉及一種高壓芯片鈍化層的制造方法。

背景技術(shù)：

裸露的芯片易受外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致芯片電學(xué)性能漂移，失效或可靠性降低。為隔絕外界環(huán)境的影響，通常在芯片加工或后續(xù)的封裝工藝中，在芯片表面形成鈍化層，對(duì)芯片形成保護(hù)，提高芯片的可靠性。本發(fā)明主要討論芯片加工中，芯片表面形成的鈍化層。鈍化層材料包括二氧化硅，半絕緣多晶硅，氮化硅，聚酰亞胺，光敏亞胺，氧化鋁等。

高壓芯片(≥600V)工作在高溫高電壓下，對(duì)外界環(huán)境的影響更加敏感，對(duì)鈍化層提出更高的要求：1.絕緣性能好，臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高；2.內(nèi)部電荷少；3.抗外部離子沾污能力強(qiáng)；4.不易水解，不吸潮，不易于周圍環(huán)境物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；5.機(jī)械性能好，柔韌性好；6.容易制造，最好低溫形成；7.與硅表面接觸界面缺陷少；8.鈍化層粘附性好等。高壓芯片可以為VDMOS,Bipolar，PIN，IGBT，GTO等器件。

現(xiàn)階段高壓芯片在后續(xù)封裝中，容易發(fā)生鈍化層脫落；在長(zhǎng)期使用過(guò)，容易發(fā)生因鈍化層性能退化而導(dǎo)致?lián)舸╇妷航档?，漏電增大?/p>

圖1為一種目前高壓芯片鈍化層制造方法的參考實(shí)施方案，該方案在IGBT芯片正面制造完成后進(jìn)行鈍化加工，后續(xù)完成背面加工，其實(shí)施方式如下：

(一)正面加工：根據(jù)器件類型完成高壓芯片正面除鈍化層外的工藝。高壓芯片可以為VDMOS,Bipolar，PIN，IGBT，GTO等器件。(二)鈍化層加工：在高壓芯片正面完成鈍化層加工，鈍化層可以為二氧化硅，半絕緣多晶硅，氮化硅，聚酰亞胺，光敏亞胺，氧化鋁等。(三)背面加工：完成背面減薄等背面工藝，包括：背面減薄、背面注入/退火、背面金屬等步驟。

高壓芯片一般為縱向器件，為減少導(dǎo)通電阻及熱阻，芯片厚度越薄越好。該方案高壓芯片鈍化層在正面加工后，背面加工前進(jìn)行加工。背面減薄加工易造成高壓芯片翹曲度增大，芯片應(yīng)力在減薄前后發(fā)生較大變化，造成鈍化層材料粘附性變差，易影響高壓芯片性能及可靠性。

如何提高鈍化層抗外界影響，提高高壓芯片的電學(xué)穩(wěn)定性及高壓芯片的可靠性成為目前制造業(yè)的一項(xiàng)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高壓芯片鈍化層的制造方法，該方法對(duì)高壓芯片鈍化層制造技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高了高壓芯片的可靠性，適用于不同類型高壓芯片制造。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

實(shí)施方案一：

本發(fā)明提供一種高壓芯片鈍化層的制造方法，其改進(jìn)之處在于，包括下述步驟：

A、制造高壓芯片正面；

B、背面減薄加工；

C、制造高壓芯片鈍化層；

D、制造除背面減薄工藝的高壓芯片背面。

所述步驟A中，所述高壓芯片包括垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管VDMOS，雙極結(jié)型晶體管Bipolar，二極管PIN，IGBT和門極可關(guān)斷晶閘管GTO器件；根據(jù)器件類型完成高壓芯片正面加工，包括下述5層光刻：分壓環(huán)光刻、有源區(qū)光刻、多晶層光刻、接觸孔層光刻和正面金屬光刻。

所述步驟B中，對(duì)進(jìn)行完步驟A的N型單晶硅片襯底進(jìn)行背面研磨減?。凰霰趁嫜心p薄用砂輪研磨。

所述步驟C中，在高壓芯片正面完成鈍化層加工，所述鈍化層沉積在高壓芯片的金屬層上。所述鈍化層材料為二氧化硅、半絕緣多晶硅、氮化硅、聚酰亞胺、光敏亞胺或氧化鋁；鈍化層裸露區(qū)域用于后續(xù)封裝打線區(qū)，在保證打線的情況下設(shè)計(jì)鈍化層裸露區(qū)域(以1200V/75A芯片為例，打線至少為4個(gè)3.5×3.0mm2長(zhǎng)方區(qū)域)。

制造高壓芯片鈍化層包括下述步驟：

鈍化層沉積、鈍化層光刻、鈍化層腐蝕和鈍化層退火或固化。所述鈍化層固化為低溫工藝(以聚酰亞胺鈍化為例，鈍化層固化溫度＜500℃)，以消除鈍化層腐蝕對(duì)高壓芯片的潛在損傷，增強(qiáng)鈍化層和高壓芯片的粘合程度。

所述步驟D中，所述背面工藝包括：背面注入/退火以及背面金屬；對(duì)進(jìn)行完步驟A-C的N型單晶硅片襯底進(jìn)行濕法刻蝕洗凈，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行P+集電區(qū)域的雜質(zhì)生成，接著進(jìn)行退火工藝，離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到0.5至1μm的結(jié)深；制造背面金屬電極：采用物理淀積或蒸發(fā)形成背面金屬電極，完成平面柵IGBT背面電特性連接。

實(shí)施方案二：

一種高壓芯片鈍化層的制造方法，其改進(jìn)之處在于，包括下述步驟：

A、制造高壓芯片正面；

B、制造高壓芯片背面：完成背面減薄的背面工藝；

C、制造高壓芯片鈍化層。

所述步驟B中，背面工藝包括：

①制造背面P+集電區(qū)：對(duì)進(jìn)行完步驟A的N型單晶硅片襯底進(jìn)行背面研磨減薄，再進(jìn)行濕法刻蝕洗凈，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行P+集電區(qū)域的雜質(zhì)生成，接著進(jìn)行退火工藝，離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到0.5至1μm的結(jié)深；

②制造背面金屬電極：采用物理淀積或蒸發(fā)形成背面金屬電極，完成平面柵IGBT背面電特性連接。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

(一)高壓芯片鈍化層工藝優(yōu)化，加工位置靈活，穿插在背面加工中或背面加工之后。

(二)在高壓芯片制造過(guò)程中，將鈍化層工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少芯片的應(yīng)力，增強(qiáng)鈍化層與芯片的粘合，消除背面工藝應(yīng)力變化對(duì)鈍化層的影響，提高鈍化層在后續(xù)工藝及應(yīng)用中的可靠性，提高高壓芯片的可靠性。

(三)鈍化層工藝優(yōu)化方案易實(shí)現(xiàn)，可行性強(qiáng)。

(四)適用于不同類型高壓芯片(如VDMOS,Bipolar，PIN，IGBT，GTO等)制造。適用于不同類型鈍化膜(如二氧化硅，半絕緣多晶硅，氮化硅，聚酰亞胺，光敏亞胺，氧化鋁等)。適用于整圓片器件(如晶閘管，GTO等)和組裝芯片(如VDMOS,IGBT等)。

(五)本發(fā)明加工步驟簡(jiǎn)潔，高壓芯片鈍化層制造方法的優(yōu)化有利于提高鈍化層對(duì)芯片的保護(hù)。

為了上述以及相關(guān)的目的，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包括后面將詳細(xì)說(shuō)明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說(shuō)明以及附圖詳細(xì)說(shuō)明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個(gè)實(shí)施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實(shí)施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的高壓芯片制造方法的實(shí)施方案流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的高壓芯片制造方法的第一實(shí)施方案流程圖；

圖3是本發(fā)明提供的高壓芯片制造方法的第二實(shí)施方案流程圖。

具體實(shí)施方式

鈍化層制造技術(shù)包括鈍化層沉積，鈍化層光刻，鈍化層腐蝕和鈍化層退火/固化等步驟。鈍化層制造技術(shù)一般在圓片完成正面加工后，鈍化層一般沉積在金屬層上。鈍化層光刻和鈍化層腐蝕完成鈍化層成型，鈍化層裸露區(qū)域?yàn)楹罄m(xù)封裝打線區(qū)，在保證打線的情況下裸露面積應(yīng)盡量小(以1200V/75A芯片為例，打線至少為4個(gè)3.5×3.0mm2長(zhǎng)方區(qū)域)。鈍化層退火/固化一般為低溫工藝(以聚酰亞胺鈍化為例，鈍化層固化溫度＜500℃提供溫度范圍)，消除鈍化層腐蝕對(duì)芯片的潛在損傷，增強(qiáng)鈍化層和芯片的粘合。

不同的鈍化層材料，鈍化層制造技術(shù)會(huì)略有調(diào)整。如聚酰亞胺鈍化材料，制造技術(shù)包括鈍化層沉積，鈍化層光刻，鈍化層固化。

在此特別指出，芯片在加工過(guò)程中，一般呈現(xiàn)為圓片形式；在加工完畢后，或整個(gè)圓片為一個(gè)器件，或?qū)A片的一部分(芯片)進(jìn)行篩選組裝形成一個(gè)器件。在后續(xù)論述中，芯片，圓片兩個(gè)概念等同，不作區(qū)分。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過(guò)程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明第一實(shí)施方案是高壓芯片完成正面加工，完成背面減薄等易造成芯片應(yīng)力變化的工藝，完成鈍化層加工，最后完成背面加工剩余步驟，如圖2所示。該方案消除背面加工中引起的應(yīng)力變化對(duì)鈍化層的影響。

第二實(shí)施方案是在高壓芯片完成正面加工，完成背面加工，最后完成鈍化層的加工，如圖3所示。該方案中消除背面加工對(duì)鈍化層的影響。背面加工包括制造背面P+集電區(qū)：對(duì)進(jìn)行完步驟A至B的N型單晶硅片襯底進(jìn)行背面研磨減薄，再進(jìn)行濕法刻蝕洗凈，在硅片背面采用離子注入方式進(jìn)行P+集電區(qū)域的雜質(zhì)生成，接著進(jìn)行退火工藝，離子的激活與推結(jié)，推結(jié)到0.5至1μm的結(jié)深；

制造背面金屬電極：采用物理淀積或蒸發(fā)形成背面金屬電極，完成平面柵IGBT背面電特性連接。

本發(fā)明提供的一種高壓鈍化層芯片的制造方法，在高壓芯片制造過(guò)程中，將鈍化層工藝 進(jìn)行優(yōu)化，減少芯片的應(yīng)力，增強(qiáng)鈍化層與芯片的粘合，提高鈍化層在后續(xù)工藝及應(yīng)用中的可靠性，提高高壓芯片的可靠性。

本發(fā)明公開的過(guò)程中的步驟的特定順序或?qū)哟问鞘纠苑椒ǖ膶?shí)例?；谠O(shè)計(jì)偏好，應(yīng)該理解，過(guò)程中的步驟的特定順序或?qū)哟慰梢栽诓幻撾x本公開的保護(hù)范圍的情況下得到重新安排。所附的方法權(quán)利要求以示例性的順序給出了各種步驟的要素，并且不是要限于所述的特定順序或?qū)哟巍?/p>

在上述的詳細(xì)描述中，各種特征一起組合在單個(gè)的實(shí)施方案中，以簡(jiǎn)化本公開。不應(yīng)該將這種公開方法解釋為反映了這樣的意圖，即，所要求保護(hù)的主題的實(shí)施方案需要清楚地在每個(gè)權(quán)利要求中所陳述的特征更多的特征。相反，如所附的權(quán)利要求書所反映的那樣，本發(fā)明處于比所公開的單個(gè)實(shí)施方案的全部特征少的狀態(tài)。因此，所附的權(quán)利要求書特此清楚地被并入詳細(xì)描述中，其中每項(xiàng)權(quán)利要求獨(dú)自作為本發(fā)明單獨(dú)的優(yōu)選實(shí)施方案。

本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語(yǔ)“發(fā)明”來(lái)表示，并且如果事實(shí)上公開了超過(guò)一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。上文的描述包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的舉例。但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，各個(gè)實(shí)施例可以做進(jìn)一步的組合和排列。因此，本文中描述的實(shí)施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)的所有這樣的改變、修改和變型。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。