專利名稱：大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是涉及大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法。
目前，玻璃鈍化工藝已經(jīng)用于小臺面大功率三極管及部分模塊，電壓最高只能達(dá)到1200V。在大臺面晶閘管上采用玻璃鈍化，未見報導(dǎo)。大臺面晶閘管一般采用硅橡膠鈍化，它的高溫漏電流大，電壓特性差。隨著高科技的迅猛發(fā)展，對高電壓、大電流晶閘管的電壓水平提出了更高的要求，也是亟待解決的問題，而解決這一問題的關(guān)鍵工藝是鈍化工藝。由于熔凝玻璃膜熱穩(wěn)定性好，抗Na+離子沾污能力強(qiáng)，具有負(fù)電荷特性、高溫特性好的特點，所以玻璃鈍化是用于大臺面電力半導(dǎo)體器件的一種理想的鈍化工藝。
本發(fā)明的目的在于提供一種適合于大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，以提高大臺面電力半導(dǎo)體器件的電壓特性。
本發(fā)明的主要過程是1).前工序按常規(guī)工藝流程，2).取完成PN結(jié)的芯片，激光割圓后，3).用高抗蝕光刻膠加輔助層進(jìn)行雙重屏蔽，4).雙面光刻，5).采用不同配比的腐蝕液一次成型制得類臺面，6).清洗處理后，7).用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲線熔凝玻璃粉，反復(fù)熔凝成玻璃鈍化膜，8).后接常規(guī)工藝。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比主要有以下技術(shù)特點1、雙重屏蔽低頻大功率晶體管玻璃鈍化技術(shù)的臺面制作，是采用網(wǎng)格法或光刻法保護(hù)腐蝕臺面，但此芯片面積小，以Φ50mm硅片，芯片5mm為例，一片硅片中有60個芯片，腐蝕過程中，有個別針孔也只是影響個別芯片。在本發(fā)明的大臺面上，Φ50mm是一個芯片，如出現(xiàn)一個針孔，將使整個芯片報廢，這就需要有較嚴(yán)密的保護(hù)層。本發(fā)明采用了鋁層加高抗蝕光刻膠雙重屏蔽，再進(jìn)行腐蝕，是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2、臺面造型在電力半導(dǎo)體器件中，要得到高的擊穿電壓，臺面造型是非常重要的。本發(fā)明以前，常規(guī)工藝采用正、負(fù)斜角結(jié)構(gòu)，一般正斜角30°，負(fù)斜角3°-6°，依靠機(jī)械磨削工藝及手工操作來掌握臺面的角度，角度不易控制，影響擊穿電壓，得到高的電壓是極為困難的，另外，磨角占用面積大，玻璃膜涂復(fù)后易裂，這是玻璃鈍化用于大臺面半導(dǎo)體器件的難點。本發(fā)明1).在芯片的雙面同時制作類臺面，2).采用不同配比的腐蝕液進(jìn)行雙面腐蝕，3).在芯片表面的25mm處拓寬，底端達(dá)PN結(jié)處，使腐蝕槽成為類臺面。
取代了常規(guī)工藝在芯片單面實行正、負(fù)斜角，并可得到正向電壓和反向電壓的對稱性，更主要的是能夠順利地進(jìn)行玻璃鈍化。
3、玻璃鈍化膜的制備在本發(fā)明以前，玻璃鈍化膜是用于低頻大功率晶體管上，耐壓最高在700～800V，膜厚不需太厚，一般利用電泳法一次成型。而本發(fā)明是用于Φ50mm大臺面晶閘管上，耐壓在1400～2800V，大大超過了以往的玻璃鈍化膜的耐壓程度。因此，要形成表面穩(wěn)定性好的玻璃鈍化膜，玻璃粉的選擇和玻璃鈍鈍化膜的厚度是十分重要的。因此，我們1).選擇BT穩(wěn)定性好的ZnO系玻璃，用博士刀刮涂法，涂覆于類臺面(雙面)，2).根據(jù)玻璃的DTA曲線熔凝制備第一層玻璃鈍化膜，出爐后再反復(fù)第二遍，3).第三遍涂復(fù)化學(xué)穩(wěn)定性好的PbO系玻璃，以避免后工序中酸處理的損害。
這樣就成功地完成了玻璃鈍化膜的制備，保證了玻璃鈍化膜的厚度。
采用本發(fā)明，可增加陰極面積，省時省力，避免崩邊、破損，提高成品率，減小漏電流，高溫特性好，電壓最高達(dá)到2800V。


以Φ50mm芯片為例。
圖l所示，取已形成PN結(jié)割圓后的芯片1，在芯片1上雙面蒸鋁作為輔助層2，涂覆高抗蝕光刻膠3。
圖2所示，在芯片1雙面光刻出所需圖形，去掉部分高抗蝕光刻膠3。
圖3所示，芯片1雙面臺面內(nèi)去掉部分輔助層2。
圖4所示，采用不同配比的腐蝕液，按順序腐蝕，一次成型，制得類臺面4。
圖5所示，清洗處理芯片1，去掉高抗蝕光刻膠3和輔助層2，利用博士刀刮漿法把ZnO系玻璃粉填充于類臺面4內(nèi)進(jìn)行熔凝形成玻璃鈍化膜5。
圖6所示，重復(fù)熔凝一次，形成玻璃鈍化膜6。
圖7所示，把PbO系玻璃粉填充于類臺面4內(nèi)進(jìn)行熔凝形成玻璃鈍化膜7。
本發(fā)明的實施例為以KP1000A、2000V為例，1).前工序按常規(guī)工藝，2).取激光割園芯片1，雙面蒸鋁形成輔助層2，涂覆高抗蝕光刻膠3，3).進(jìn)行雙面光刻，4).腐蝕液放在冰水內(nèi)，在5°條件下腐蝕，把芯片1置入6∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)腐蝕液內(nèi)T＝20’，取出芯片1直接放入4∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)腐蝕液內(nèi)T＝4’，取出芯片1放入腐蝕液7∶3∶2∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH∶HClO4)腐蝕液內(nèi)T＝1’，制得類臺面4，
4).將芯片1置于水中清洗處理，5).用ZnO系玻璃粉加無離子水?dāng)嚢杈鶆虺蓾{狀，6).用博士刀刮漿法填充于類臺面4內(nèi)(雙面刮涂)，7).投爐后根據(jù)玻璃的DTA曲線熔凝制備第一層玻璃鈍化膜5，8).自然降溫，用同樣的方法，第二遍用ZnO系玻璃粉形成玻璃鈍化膜6，9).第三遍用PbO系玻璃粉形成玻璃鈍化膜7，10).接后工序。
權(quán)利要求
1.大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，前后工序按常規(guī)工藝流程，取完成PN結(jié)的芯片1，激光割圓后，其特征在于臺面的玻璃鈍化過程，1)用高抗蝕光刻膠3加輔助層2進(jìn)行雙重屏蔽，2)雙面光刻，3)采用不同配比的腐蝕液一次成型制得類臺面4，4)清洗處理后，用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲線熔凝玻璃粉，反復(fù)熔凝成玻璃鈍化膜5、6、7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，所述雙重屏蔽，其特征在于，雙面蒸鋁形成輔助層2，并涂覆高抗蝕光刻膠3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，其特征在于，1).在芯片1的雙面同時制作類臺面4，2).采用不同配比的腐蝕液進(jìn)行雙面腐蝕，3).在芯片1表面的25mm處拓寬，底端達(dá)PN結(jié)處，使腐蝕槽成為類臺面4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，所述不同配比的腐蝕液，其特征在于，按使用順序其配比以次為1)6∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)；2)4∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)3)7∶3∶2∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH∶HClO4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法，所述用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲線熔凝玻璃粉，反復(fù)熔凝成玻璃鈍化膜(5、6、7)，其特征在于，1).將芯片1置于水中清洗處理，2).玻璃粉加無離子水?dāng)嚢杈鶆虺蓾{狀，3).用博士刀刮漿法填充于類臺面4內(nèi)(雙面舌涂)，4).投爐后根據(jù)玻璃的DTA曲線熔凝制備第一層玻璃鈍化膜5，5).自然降溫，用同樣的方法，第二遍用ZnO系玻璃粉形成玻璃鈍化膜6，6).第三遍用PbO系玻璃粉形成玻璃鈍化膜7。
全文摘要
本發(fā)明涉及大臺面電力半導(dǎo)體器件的玻璃鈍化方法。在已有技術(shù)中，用硅橡膠鈍化法生產(chǎn)的大臺面晶閘管的漏電流大、耐壓特性差。本發(fā)明采用雙重屏蔽，不類臺面腐蝕一次成型，反復(fù)熔燒玻璃粉制備玻璃鈍化膜。本發(fā)明可廣泛的用于大臺面器件的系列產(chǎn)品鈍化，性能可靠、高溫特性好，耐壓在1400-2800V，便于大批量生產(chǎn)。
文檔編號H01L21/316GK1117204SQ95110389
公開日1996年2月21日 申請日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月17日
發(fā)明者莊惠照, 薛成山, 王顯明 申請人:山東師范大學(xué)