高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于片式半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高浪涌玻璃鈍化芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，通訊產(chǎn)品、信息產(chǎn)品及家用電器的廣泛普及，玻璃鈍化芯片作為電力電子設(shè)備中必不可少的器件，需求量極大，且隨著現(xiàn)代設(shè)備設(shè)計性能的提升，玻璃鈍化芯片的性能要求也越來越高，尤其是抗浪涌能力，傳統(tǒng)的擴散芯片已經(jīng)逐漸難以滿足需要，導(dǎo)致器件在使用過程中因意外的瞬變電壓和浪涌而損壞。據(jù)可靠統(tǒng)計，電子產(chǎn)品的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的。關(guān)于正向浪涌的影響因素主要有以下幾點:芯片面積越大，抗浪涌能力越強；芯片反向恢復(fù)時間越大，正向壓降越小，抗浪涌能力就越強。
[0003]為了進(jìn)一步提升玻璃鈍化芯片的抗浪涌能力，主要從材料和制作工藝兩方面進(jìn)行改進(jìn)。目前一些高端產(chǎn)品(尤其是國外廠商)多采用外延片為基材進(jìn)行生產(chǎn)，可有效降低正向壓降，但是成本較高；另一方面，基于玻璃鈍化芯片面積的可控性，可從光刻、腐蝕、玻璃燒結(jié)工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)濟成本和性能提升都比較理想，但是現(xiàn)有的工藝的改進(jìn)較為復(fù)雜，操作不易，經(jīng)濟成本高，而且性能的提升較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述缺陷，提供高浪涌玻璃鈍化芯片，減小溝道寬度、減小腐蝕深度，以減小側(cè)面腐蝕來實現(xiàn)增大芯片面積，提高芯片抗浪涌能力，腐蝕溝道的時間短以及調(diào)整玻璃鈍化層的燒結(jié)工藝提高芯片反向恢復(fù)時間，正向壓降減小，進(jìn)一步提尚芯片抗浪涌能力。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下:
[0006]高浪涌玻璃鈍化芯片，包括硅片、硅片的P層、N層以及P層上的玻璃鈍化層，P層設(shè)有燒結(jié)玻璃鈍化層的溝道，硅片還設(shè)有硼結(jié)層，所述的溝道開溝深度為110_135um，溝道寬度為8mi 1，溝道開溝深度比硼結(jié)深度多20um，8mi 1溝道寬度相比現(xiàn)在的12mi 1，其寬度大大減小，增加了芯片的有效面積，開溝深度相比現(xiàn)有芯片減小，能夠大大減小芯片的側(cè)面腐蝕，進(jìn)一步提升芯片的有效面積，促使芯片的正向壓降減小，提尚抗浪涌能力。
[0007]上述高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0008]1)光刻:對快恢復(fù)硅片進(jìn)行雙面涂膠、前烘、曝光、顯影及堅膜的光刻過程，制作光刻掩膜版，做好光刻圖形，制作光刻掩膜版時P面線條寬度為4mil，在黃光室內(nèi)，用照相復(fù)印的方法，將光刻掩膜版上的圖形精確地復(fù)印在半導(dǎo)體P面涂有的光刻膠上，快恢復(fù)硅片為快恢復(fù)硅片材料及工藝制作成的快恢復(fù)芯片，在芯片制作工藝中采用鉑擴散技術(shù)；
[0009]2)腐蝕溝道:在光刻膠的保護(hù)下，將上述步驟處理后的硅片放入混酸腐蝕液中對硅片的P+區(qū)進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕，控制腐蝕開溝時間為7?9min，將P-N結(jié)刻蝕穿，PN結(jié)表面腐蝕成鏡面，溝道腐蝕的深度為110-135um，腐蝕后溝道寬度為8mil，溝道寬度減小，芯片有效面積增大，硅片腐蝕出溝道并保持硅片連接而不斷離，再進(jìn)行去膠清洗；
[0010]3)玻璃鈍化:在腐蝕出的硅片PN結(jié)表面涂覆上玻璃粉，將硅片放入石英舟內(nèi)再放入燒結(jié)爐內(nèi)經(jīng)歷一燒工藝、再次涂覆玻璃粉、二燒工藝后燒成玻璃，形成硅片PN結(jié)的鈍化保護(hù)層，所述的一燒工藝包括:
[0011]a)將盛放硅片的石英舟放入590°C恒溫12小時的燒結(jié)爐內(nèi)，放入后經(jīng)40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min，650°C條件下恒溫10分鐘，再經(jīng)過57分鐘從650°C升到735°C，升溫速率1.5°C /min，735°C條件下恒溫10分鐘，
[0012]b)經(jīng)過53分鐘從7.5°C降到630°C，降溫速率2°C /min,經(jīng)過40分鐘從630°C降到590°C，降溫速率1°C /min,降至590°C時硅片出爐，
[0013]c)用自動推拉裝置勻速15-30分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，爐溫恒定在 590。。，
[0014]對一燒工藝所得硅片進(jìn)行二燒工藝燒制，二燒工藝包括:
[0015]d)將盛放二燒工藝所得硅片的石英舟放入在590°C條件下已恒溫12小時的燒結(jié)爐內(nèi)，放入后經(jīng)40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min, 650°C條件下恒溫10分鐘，再經(jīng)過1小時57分鐘從650°C升到820°C，升溫速率1.5°C /min，820°C條件下恒溫10分鐘，
[0016]e)經(jīng)過50分鐘從820°C降到720°C，降溫速率2°C /min,
[0017]f)用自動推拉裝置勻速15分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，出爐溫度降低，出爐速度提尚，在電性允許范圍內(nèi)適當(dāng)提尚芯片反向恢復(fù)時間；
[0018]4)化學(xué)鍍鎳:用化學(xué)鍍鎳的方法，將步驟3)制得的硅片的兩面鍍上鎳，然后經(jīng)過合金手段，先鍍一層鎳，繞后將鎳燒進(jìn)去，再鍍上鎳，鎳用來焊接，使鎳與硅形成歐姆接觸，在N區(qū)和P區(qū)制備上了金屬歐姆接觸電極；
[0019]5)芯片測試:用全自動探針測試臺對GPP晶圓上的芯片進(jìn)行電性能的測試，將不合格的芯片打上墨點；
[0020]6)鋸片:將測試完成后的GPP晶圓，用激光鋸片機切割成單個的GPP芯片。
[0021]本發(fā)明所取得的有益效果是:采用上述方案，本發(fā)明在保證芯片基本電性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了芯片的抗浪涌能力，結(jié)構(gòu)與制作工藝相結(jié)合，增大了芯片有效面積，控制溝道腐蝕深度，減小側(cè)面腐蝕，增加芯片有效面積，使普通高浪涌玻璃鈍化芯片、快恢復(fù)高浪涌玻璃鈍化芯片的抗浪涌的能力明顯提高，通過對玻璃燒結(jié)工藝的調(diào)整，降低出爐溫度以及出爐速度，使經(jīng)擴鉑工藝處理后的快恢復(fù)高浪涌玻璃鈍化芯片的反向恢復(fù)時間明顯增提高，顯著的降低正向壓降，進(jìn)一步的提升快恢復(fù)高浪涌玻璃鈍化芯片的抗浪涌能力，燒結(jié)玻璃工藝改善合理，可控性強。
【附圖說明】
[0022]通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0023]圖1為本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明P面示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明溝道處的截面示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明玻璃鈍化層燒結(jié)時二燒工藝的溫度曲線圖。
[0027]其中:1為硅片，1.1為P層，1.2為N層，2為玻璃鈍化層，3為溝道。
【具體實施方式】
[0028]實施例1:參照圖1、圖2所示的高浪涌玻璃鈍化芯片，包括硅片1、硅片的P層1.1、N層1.2以及P層1.1上的玻璃鈍化層2，P層1.1設(shè)有燒結(jié)玻璃鈍化層2的溝道3，硅片1還設(shè)有硼結(jié)層，溝道3的開溝深度D為110-135um，溝道寬度d為8mil，溝道3的開溝深度d比硼結(jié)深度多20um。
[0029]上述高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0030]1)光刻:對快恢復(fù)硅片進(jìn)行雙面涂膠、前烘、曝光、顯影及堅膜的光刻過程，制作光刻掩膜版，做好光刻圖形，制作光刻掩膜版時P面線條寬度為4mil，在黃光室內(nèi)，用照相復(fù)印的方法，將光刻掩膜版上的圖形精確地復(fù)印在半導(dǎo)體P面涂有的光刻膠上，快恢復(fù)硅片為快恢復(fù)硅片材料及工藝制作成的快恢復(fù)芯片，在芯片制作工藝中采用鉑擴散技術(shù)；
[0031]2)腐蝕溝道:在光刻膠的保護(hù)下，將上述步驟處理后的硅片放入混酸腐蝕液中對硅片的P+區(qū)進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕，控制腐蝕開溝時間為7?9min，開溝時間相比常規(guī)減小20-40S，將P-N結(jié)刻蝕穿，PN結(jié)表面腐蝕成鏡面，溝道腐蝕的深度為110-135um,開溝深度相比常規(guī)減少15um，開溝深度比硅片硼結(jié)深度多20um，開溝深度減小，減少芯片側(cè)面腐蝕，保證了基本電性，腐蝕后溝道寬度為8mil，溝道寬度小，保證了芯片的有效面積大，硅片腐蝕出溝道并保持硅片連接而不斷離，再進(jìn)行去膠清洗；
[0032]3)玻璃鈍化:在腐蝕出的硅片PN結(jié)表面涂覆上玻璃粉，將硅片放入石英舟內(nèi)再放入燒結(jié)爐內(nèi)經(jīng)歷一燒工藝、再次涂覆玻璃粉、二燒工藝后燒成玻璃，形成硅片PN結(jié)的鈍化保護(hù)層，所述的一燒工藝包括:
[0033]a)將盛放硅片的石英舟放入590°C恒溫12小時的燒結(jié)爐內(nèi)，放入后經(jīng)40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min，650°C條件下恒溫10分鐘，再經(jīng)過57分鐘從650°C升到735°C，升溫速率1.5°C /min，735°C條件下恒溫10分鐘，
[0034]b)經(jīng)過53分鐘從7.5°C降到630°C，降溫速率2°C /min,經(jīng)過40分鐘從630°C降到590°C，降溫速率1°C /min，到達(dá)590°C硅片出爐，
[0035]c)用自動推拉裝置勻速15-30分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，爐溫恒定在 590。。，
[0036]對一燒工藝所得硅片進(jìn)行二燒工藝燒制，二燒工藝包括:
[0037]d)將盛放二燒工藝所得硅片的石英舟放入在590°C條件下已恒溫12小時的燒結(jié)爐內(nèi)，放入后經(jīng)40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min, 650°C條件下恒溫10分鐘，再經(jīng)過1小時57分鐘從650°C升到820°C，升溫速率1.5°C /min，820°C條件下恒溫10分鐘，
[0038]e)經(jīng)過50分鐘從820°C降到720°C左右，降溫速率2°C /min,根據(jù)TRR余量大小，出爐溫度相比常規(guī)降低15°C -30°C。
[0039]f)用自動推拉裝置勻速15分鐘將石英舟拉到爐口，比常規(guī)工藝增加5分鐘，馬上端離爐口。玻璃鈍化層二燒工藝的溫度曲線如圖4所示，出爐溫度及速度有所降低，經(jīng)一燒工藝、一■燒工藝燒結(jié)后，能夠提尚芯片反向恢復(fù)時間，提尚芯片抗浪涌能力；
[0040]4)化學(xué)鍍鎳:用化學(xué)鍍鎳的方法，將步驟3)制得的硅片的兩面鍍上鎳，然后經(jīng)過合金手段，先鍍一層鎳，繞后將鎳燒進(jìn)去，再鍍上鎳，鎳用來焊接，使鎳與硅形成歐姆接觸，在N區(qū)和P區(qū)制備上了金屬歐姆接觸電極；
[0041]5)芯片測試:用全自動探針測試臺對GPP晶圓上的芯片進(jìn)行電性能的測試，將不合格的芯片打上墨點；
[0042]6)鋸片:將測試完成后的GPP晶圓，用激光鋸片機切割成單個的GPP快恢復(fù)高浪涌玻璃鈍化芯片。
[0043]本發(fā)明制作工藝跟傳統(tǒng)的“0J工藝”不同，本發(fā)明玻璃鈍化工藝需在硅片1上腐蝕溝道3，而溝道3的寬度會直接影響到芯片的有效面積，在不影響芯片基本電性能的基礎(chǔ)上，從光刻掩膜板的設(shè)計入手，將P