本發(fā)明涉及一種制作高效玻璃鈍化芯片工藝。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的玻璃鈍化芯片生產(chǎn)工藝流程：采用光刻，即用照相復(fù)印的方法，將光刻版上的圖形精確的復(fù)印在涂有光刻膠的擴(kuò)散片表面；然后再進(jìn)行溝槽腐蝕，即在光刻膠的保護(hù)下，直接對(duì)擴(kuò)散片的P+區(qū)進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕，將P-N結(jié)刻蝕穿，P-N結(jié)表面需腐蝕成鏡面。

根據(jù)二極管芯片的基本特性，加工過程中溝槽縱向腐蝕深度至少大于結(jié)深，才能保證芯片的反向擊穿電壓最優(yōu)化。所以，在溝槽腐蝕過程中，最重要的管控點(diǎn)為縱向腐蝕深度，但是由于縱向腐蝕和橫向腐蝕是同時(shí)進(jìn)行的，傳統(tǒng)工藝在確?？v向腐蝕深度達(dá)到要求后，存在橫向腐蝕太寬的問題。針對(duì)該問題，嘗試采取更換基材、減小光刻線條寬度等措施，都未取得明顯效果，這也成為困擾玻璃鈍化二極管芯片加工行業(yè)的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種制作高效玻璃鈍化芯片工藝，其先切割出一定深度的溝槽，隨后再進(jìn)行短時(shí)間的腐蝕，在保證縱向腐蝕深度的基礎(chǔ)上控制橫向腐蝕寬度，以使芯片有效面積獲得明顯增大。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種制作高效玻璃鈍化芯片工藝,該工藝包括如下步驟,

S1,在做完硼、磷擴(kuò)散的硅片晶圓的磷面與硼面分別覆上光刻膠,并進(jìn)行無線條曝光；

S2,選擇刀片寬度介于60μm-100μm的金剛石劃片刀,并將劃片刀裝夾到加工設(shè)備上,調(diào)試好基準(zhǔn)高度；

S3,將步驟S1中獲得的覆有光刻膠的晶圓硼面朝上,放置在割機(jī)加工平臺(tái)上,設(shè)定好刀片切割機(jī)留底高度與切割尺寸,等待啟動(dòng)切割指令；

S4,劃片刀從晶圓硼面中部下刀,在硅片硼面的橫向與縱向進(jìn)行切割開槽,橫向與縱向的溝槽之間圍合成單個(gè)晶體芯片,所述溝槽的寬度為60-100μm,溝槽的底部靠近P型半導(dǎo)體層的內(nèi)表面但不穿過P型半導(dǎo)體層的內(nèi)表面；

S5,采用混合酸腐蝕液對(duì)晶圓的P型半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕,混合酸腐蝕液進(jìn)入溝槽中進(jìn)行8分鐘以下的腐蝕,將溝槽的寬度腐蝕到190μm—210μm,腐蝕的深度深入P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層之間的P—N結(jié)處20—30μm；混合酸腐蝕液由濃硫酸、濃硝酸、氫氟酸、冰乙酸按照3:11:6:5的比例混合而成；

S6,對(duì)步驟S5中獲得的晶圓進(jìn)行去膠清洗、烘干；

S7,在溝槽底部腐蝕出的P—N結(jié)處表面涂覆上玻璃粉漿,在750℃—850℃范圍內(nèi),進(jìn)行燒結(jié),形成P—N結(jié)處的鈍化玻璃保護(hù)層；

S8,用化學(xué)鍍鎳的方法,在獲得的晶圓兩表面鍍上鎳層并進(jìn)行合金,使鎳與硅形成歐姆接觸,在P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層上分別獲得金屬歐姆接觸電極；

S9,用全自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)對(duì)玻璃鈍化晶圓中的晶體芯片進(jìn)行電性能測(cè)試,將不合格的晶體芯片打上墨點(diǎn)；

S10,將測(cè)試完成后的玻璃鈍化晶圓,用激光切割機(jī)進(jìn)行切割并人工分裂成單個(gè)晶體芯片。

進(jìn)一步地，所述激光切割機(jī)與切割出的溝槽進(jìn)行對(duì)位切割。

采用了上述技術(shù)方案，在電子產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭愈發(fā)激烈的時(shí)代，對(duì)二極管器件的要求也越來越高，同時(shí)對(duì)二極管芯片的要求也越來越高。為滿足市場(chǎng)要求，采用本發(fā)明工藝制作出的玻璃鈍化芯片具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、在傳統(tǒng)玻璃鈍化芯片的基礎(chǔ)上，保證芯片有效面積不變，再減小玻璃鈍化層的寬度，從而在保證芯片電性參數(shù)滿足要求的前提下，有效的縮減芯片尺寸，提高芯片利用率。

2、在傳統(tǒng)玻璃鈍化芯片的基礎(chǔ)上，保證芯片尺寸不變，增加芯片有效面積，從而在保證芯片電性參數(shù)滿足要求的前提下，使芯片VF大大減小，提高其正向浪涌能力，減少發(fā)熱量，延長芯片使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝制作過程中玻璃鈍化芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為單個(gè)45mil傳統(tǒng)GPP芯片的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；

圖3為本工藝制作出的單個(gè)45mil高效GPP芯片結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；

圖4為本工藝制作出的單個(gè)40mil高效GPP芯片結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示,一種制作高效玻璃鈍化芯片工藝,包括如下步驟,

S1,在做完硼、磷擴(kuò)散的硅片晶圓的硼面1與磷面2分別覆上光刻膠3,并進(jìn)行無線條曝光。

S2，選擇刀片寬度介于60μm-100μm的金剛石劃片刀4,并將劃片刀裝夾到加工設(shè)備上,調(diào)試好基準(zhǔn)高度；選用一次走刀寬度介于60μm-100μm的劃片刀,以避免因刀加工太寬即加工的溝槽5寬度過小或過大,增加后續(xù)腐蝕工藝匹配難度,對(duì)芯片電性造成影響，具體劃片刀的寬度可為60μm或70μm或80μm或90μm或100μm等等,具體根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

S3,將步驟S1中獲得的覆有光刻膠的晶圓硼面朝上,放置在割機(jī)加工平臺(tái)上,設(shè)定好刀片切割機(jī)留底高度與切割尺寸,等待啟動(dòng)切割指令；確保加工平臺(tái)真空度，以避免芯片在切割過程中產(chǎn)生位移，影響切割精度。

S4,劃片刀從晶圓硼面中部下刀,在硅片硼面的橫向與縱向進(jìn)行切割，開出溝槽5,橫向與縱向的溝槽之間圍合成單個(gè)晶體芯片,溝槽的寬度為60μm或70μm或80μm或90μm或100μm,溝槽的底部靠近P型半導(dǎo)體層的內(nèi)表面但不穿過P型半導(dǎo)體層的內(nèi)表面；從而通過預(yù)先開設(shè)出溝槽,溝槽深度大于溝槽的寬度,從而在下步腐蝕過程中,加快溝槽深度方向(縱向)的腐蝕速度,以避免了傳統(tǒng)工藝在縱向腐蝕深度達(dá)到要求后,存在橫向腐蝕太寬的問題。溝槽5為截面矩形的槽,這樣能夠保證溝槽底部能夠同樣的腐蝕速度,及保證腐蝕的均勻性,為芯片穩(wěn)定的性能提供有效的保障。圖1中的剖面處為腐蝕區(qū)域。

S5,采用混合酸腐蝕液(由濃硫酸、濃硝酸、氫氟酸、冰乙酸按照3:11:6:5的比例混合而成)對(duì)硅片的P型半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕,混合酸腐蝕液進(jìn)入溝槽中進(jìn)行5-8分鐘的時(shí)間(5分鐘、6分鐘、7分鐘、8分鐘)進(jìn)行的腐蝕,將溝槽的寬度腐蝕到190μm或200μm或210μm,腐蝕的深度深入P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層之間的P—N結(jié)處20μm或25μm或30μm。通過所選用的混合酸腐蝕液保證腐蝕的均勻性及效率性，也能夠提升產(chǎn)品的性能。

S6,對(duì)步驟S5中獲得的芯片基板進(jìn)行去膠清洗、烘干；這里的去膠清洗以及烘干可以采用傳統(tǒng)工藝中的具體步驟來操作,在此不多贅述。

S7,在溝槽底部腐蝕出的P—N結(jié)處表面涂覆上玻璃粉漿,在750℃或760℃或770℃或780℃或790℃或800℃或810℃或820℃或830℃或840℃或850℃范圍內(nèi),進(jìn)行燒結(jié)為玻璃層,形成P—N結(jié)處的鈍化保護(hù)層,為保證玻璃層的厚度，第一次燒結(jié)完成后需進(jìn)行第二次上粉燒結(jié)，以確保玻璃鈍化層對(duì)P-N結(jié)的全包裹保護(hù)。

S8,用化學(xué)鍍鎳的方法,在獲得的晶圓兩表面鍍上鎳層并進(jìn)行合金,使鎳與硅形成歐姆接觸,在P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層上分別獲得金屬歐姆接觸電極，鎳層的厚度可與傳統(tǒng)芯片上的鎳層厚度一樣。

S9,用全自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)對(duì)玻璃鈍化晶圓中的晶體芯片進(jìn)行電性能測(cè)試,將不合格的晶體芯片打上墨點(diǎn)，以備后序方便講不合格的晶體芯片剔除。

S10,將測(cè)試完成后的玻璃鈍化晶圓,用切割機(jī)進(jìn)行切割并人工分裂成單個(gè)晶體芯片。激光切割機(jī)與切割出的溝槽進(jìn)行對(duì)位切割。

本工藝在溝槽腐蝕之前,預(yù)先用一定寬度的刀片切割出一定深度的溝槽,隨后再進(jìn)行短時(shí)間的腐蝕,就能在保證縱向腐蝕深度的基礎(chǔ)上控制橫向腐蝕寬度,從而使芯片有效面積明顯增大。為了實(shí)現(xiàn)上述工藝,我們針對(duì)以下幾個(gè)難點(diǎn),進(jìn)行了改善:

1、傳統(tǒng)玻璃鈍化芯片工藝使用的擴(kuò)散基片為突變結(jié)基片,其P區(qū)和N區(qū)的雜質(zhì)濃度都是均勻分布的，在交界面處雜質(zhì)濃度有個(gè)突然的躍變。本工藝試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),由于P區(qū)腐蝕速度快于N區(qū),且腐蝕時(shí)初始接觸面較大,腐蝕速度較快,突變結(jié)基片的P-N結(jié)處的腐蝕形狀并不規(guī)則。相對(duì)于突變結(jié),緩變結(jié)基片的P-N結(jié)附近兩側(cè)的雜質(zhì)濃度隨距離線性變化，因此在初始腐蝕速度較快的情況下,其P-N結(jié)處的腐蝕形狀良好,較為適合新型高效玻璃鈍化芯片的工藝。

2、前期調(diào)研的結(jié)果顯示,現(xiàn)在主流的硅片切割都選擇軟刀切割。但是通過幾次試用發(fā)現(xiàn),軟刀與本加工工藝并不匹配,原因在于:本工藝對(duì)于刀片的厚度有嚴(yán)格要求,軟刀相對(duì)硬刀要薄,不符合尺寸要求；為降低損耗率,工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮基片外圈留有一定余量不切割,所以切割時(shí)從硅片中間下刀,而軟刀斷刀的可能性較大。因此后續(xù)選擇試驗(yàn)均選擇硬刀切割,切割效果良好。

3、本工藝中最核心之處在于切割與腐蝕之間的匹配,如何確保切割深度、寬度、腐蝕量之間達(dá)到一個(gè)完美的平衡點(diǎn)則是該工藝最需要不斷磨合的地方。通過不斷的試驗(yàn)?zāi)ズ?切割寬度在60μm左右的效果較佳,在保證腐蝕深度足夠的情況下,腐蝕寬度約為200μm,比較理想。

4、傳統(tǒng)玻璃鈍化工藝是通過光刻產(chǎn)生的圖形來進(jìn)行后續(xù)的對(duì)位切割,而本工藝則是通過刀片切割出的溝槽來進(jìn)行對(duì)位切割,這對(duì)于刀片切割的精確度要求相當(dāng)高。目前主流激光切割機(jī)的轉(zhuǎn)角精度約為0.0001°,因此在刀片切割機(jī)的選擇上需以此來進(jìn)行篩選配套。

本工藝?yán)玫镀A(yù)切割+少量腐蝕的新工藝取代光刻+腐蝕的傳統(tǒng)工藝,使溝槽寬度明顯減小,芯片有效面積明顯增加。以45milGPP(玻璃鈍化)芯片為例,新型高效玻璃鈍化芯片(如圖3所示)的有效面積比傳統(tǒng)玻璃鈍化芯片(圖2所示)增加30％,在保證了芯片反向擊穿電壓滿足要求的情況下,降低了芯片VF,大大提高了芯片正向浪涌能力；而40mil新型高效玻璃鈍化芯片(圖4)的電性能參數(shù)可與45mil傳統(tǒng)玻璃鈍化芯片相媲美,與二極管器件的小型化趨勢(shì)更加契合,低成本的優(yōu)勢(shì)使其更具備市場(chǎng)競(jìng)爭力。在保證電性參數(shù)穩(wěn)定且滿足客戶要求的前提下,芯片越小成本越低,所以小尺寸芯片的開發(fā)是市場(chǎng)競(jìng)爭的必然趨勢(shì)。