CN101894746B - 一种利用电子束辐射改性芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用电子束辐射改性芯片的方法，其包含以下步骤：1.按不同芯片的开关时间分类芯片；2.选择辐射改性的辐射剂量；3.调整电子加速器参数；4.根据辐射剂量与传送带的传送速度的关系，调节传送带的传送速度以调节辐射剂量；5.电子加速器对芯片进行批量辐射；6.对经辐射后的芯片进行抽样检测，判断芯片的电气参数是否合格；7.对芯片进行退火处理。本发明利用电子束辐射改性芯片的方法和现有技术相比，其优点在于，本发明采用电子加速器产生的一定能量和剂量的电子束对芯片进行辐射，使芯片改性，工序简单，产品合格率高，成本低。

Description

一种利用电子束辐射改性芯片的方法
技术领域
本发明涉及一种原子能技术的应用和半导体器件制造工艺领域的方法，具体涉及一种利用电子束辐射改性芯片的方法。
背景技术
目前，传统芯片(二极管、三极管、场效应管等)制造过程可概分为晶圆材料加工、晶圆的芯片制造加工工序、晶圆测试工序、晶圆减薄、背面金属化工序、晶圆划片工序等几十个步骤。晶圆制造工序一般基本步骤是先将晶圆适当清洗，再在其表面进行氧化然后进行重复进行涂膜、曝光和显影、蚀刻及化学气相沉积、离子注入、硼磷扩散、铝蒸发、表面钝化等工序，最终在晶圆上完成数层电路及元件。其缺点在于，由于现有工艺技术复杂，芯片在生产过程中受材料、工艺及环境等的影响，使得晶圆芯片的开关时间参数太长或不一致，导致该器件在整机线路上出现失效。国内外许多生产芯片的厂家一般采用掺金工艺来控制产品质量，但由于工艺技术问题，使用该项技术存在工艺控制不到位，使得产品存在均匀性差、成本高和成品率低等缺点。
发明内容
本发明提供一种利用电子束辐射改性芯片的方法，采用电子束来辐射芯片以达到改性的目的，保证产品质量，降低成本。
本发明提供一种利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征是，该方法包含以下步骤：
步骤1按不同芯片的开关时间ts分类芯片；
步骤2选择辐射改性的辐射剂量D；
步骤2.1计算芯片辐射前的原开关时间ts0和辐射后所要求达到的开关时间ts之差Δt＝ts-ts0；
步骤2.2开关时间差Δt每增加0.3μs，辐射剂量D相应增加0.1KGy；
步骤3调整电子加速器参数；
该电子加速器包含低能电子加速器、中能电子加速器和高能电子加速器；
该低能电子加速器的能量为0.15至0.5MeV；中能电子加速器的能量为0.5至5MeV；高能电子加速器的能量为5至10MeV；
测定辐射剂量D与传送带的传送速度的对应关系；
步骤4根据辐射剂量D与传送带的传送速度的关系，调节传送带的传送速度以调节辐射剂量D；
步骤5电子加速器对芯片进行批量辐射，使开关时间ts控制在芯片制造工艺范围内，控制精度在±0.5μs范围内、放大倍数hFE下降在10％范围内，以及击穿电压BVCBO下降在5％范围内；
步骤6对经辐射后的芯片进行抽样检测，判断芯片的电气参数是否合格，若是，则跳转至步骤7，若否，则跳转至步骤2；
步骤7对芯片进行退火处理，以稳定芯片改性后的电气参数；
对完成退火工序的芯片进行抽样检测，判断芯片的电气参数是否合格，若是，则包装出厂，若否，则跳转到步骤2。
上述步骤2中的辐射剂量选取在0.1至2.5KGy之间。
上述步骤7中退火处理的退火温度为260～320℃。
本发明利用电子束辐射改性芯片的方法和现有技术相比，其优点在于，本发明采用电子加速器产生的一定能量和剂量的电子束对芯片进行辐射，使芯片改性，工序简单，产品合格率＞98％，同时在芯片的加工工序中不需采用贵重金属进行操作，节约了成本。
附图说明
图1为本发明利用电子束辐射改性芯片的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明的实施例。
如图1所示，本发明一种利用电子束辐射改性芯片的方法包含以下步骤：
步骤1测量所需改性的芯片的开关时间ts的最大值和最小值的平均值，将该平均值每间隔0.3μs分为一类。
步骤2选择辐射改性的辐射剂量D，本发明中辐射剂量选取在0.1至2.5KGy(Gy＝戈瑞)之间，通过电子加速器上的扫描磁铁保证辐射剂量吸收均匀度＜1.4，具体的辐射剂量D根据需要改性的芯片的开关时间ts值来选择，一般以辐射前的开关时间ts0和辐射后的开关时间ts之差Δt＝ts-ts0为基准，Δt每增加0.3μs使用的辐射剂量D增加0.1KGy，辐射前后关断时间差Δt与辐射剂量D的关系如表1所示。
辐射前后关断时间差Δt(μs)   辐射剂量D(KGy)
0.3   0.1
0.5   0.18
1   0.34
2   0.7
3   1
…   …
表1辐射前后关断时间差Δt与使用剂量D的关系表
步骤3调整电子加速器的参数，电子加速器的运行参数主要包括电子枪的参数和调制器的参数，以某台电子加速器为例，进行芯片改性时的电子加速器的参数设置为：电子枪灯丝电压为15V至18V、调制器直流高压为17KV至18KV。电子加速器包含低能电子加速器、中能电子加速器和高能电子加速器，这三种类型加速器均能用于芯片改性；低能电子加速器的能量为0.15至0.5MeV(MeV＝兆电子伏特)；中能电子加速器的能量为0.5至5MeV；高能电子加速器的能量为5至10MeV。
步骤4根据辐射剂量D与传送带的传送速度的对应关系，调节传送带的传送速度以调节辐射剂量D。
由于，电子加速器产生的辐射剂量D与传送芯片的传送带的传送速度呈线性关系，当确定对于不同芯片所采用的辐射剂量D后，每次进行辐射改性时，需要使用UV1900紫外可见分光光度计和FWT-60薄膜剂测定传送带的传送速度和辐射剂量D的对应关系，如传送带的传送速度为v时，测得产生的辐射剂量的值为d，那么如果需要nd的辐射剂量，按照线形关系计算，传送带的速度需设定为nv。
步骤5电子加速器对芯片进行批量辐射。使芯片的开关时间ts值控制在制造工艺范围内，而且控制其精度在±0.5μs范围内，并且使辐射后放大倍数hFE下降在10％范围内，击穿电压BVCBO的下降在5％范围内。
步骤6对不同类别的芯片进行不同辐射剂量D的辐射后，对芯片进行抽样检测，抽检是采用每25片芯片里面随机抽取2片，通过“晶体管多功能筛选仪”来测量芯片的开关时间ts、放大倍数hFE和击穿电压BVCBO。判断芯片的参数是否合格，若是，则跳转至步骤7，若否，则跳转至步骤2。
步骤7检测后对检测合格的芯片进行下一步的退火工序，使芯片改性后的电气参数稳定，该退火是在260～320℃的温度下进行。
退火完成后同样对芯片产品进行和上面一样的抽样检测，每25片芯片里面随机抽取2片，通过“晶体管多功能筛选仪”来测量芯片的开关时间ts、放大倍数hFE和击穿电压BVCBO是否达到客户所提出的要求。由于不同规格的芯片要求的电气参数范围不一样，判断芯片参数是否合格要根据具体类型的芯片来决定。若合格，则包装出厂，若不合格，则跳转到步骤2。利用电子束辐射改性芯片的方法的总合格率＞98％。
一般，芯片通过电子束辐射改性并退火后，主要技术参数如表2所示。
  参数   辐射前ts0(μs)   辐射后ts(μs)  hFE平均下降   BVCBO平均下降(V)
  值   5～25   2～5  1～1.5   20～25
表2电子束辐射改性芯片并退火后的主要技术参数
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1按不同芯片的开关时间ts分类芯片；
步骤2选择辐射改性的辐射剂量D；
步骤2.1计算芯片辐射前的原开关时间ts0和辐射后所要求达到的开关时间ts之差Δt＝ts-ts0；
步骤2.2开关时间差Δt每增加0.3μs，辐射剂量D相应增加0.1KGy；
步骤3调整电子加速器参数；
所述电子加速器包含低能电子加速器、中能电子加速器和高能电子加速器；
所述低能电子加速器的能量为0.15至0.5MeV；中能电子加速器的能量为0.5至5MeV；高能电子加速器的能量为5至10MeV；
步骤4根据辐射剂量D与传送带的传送速度的关系，调节传送带的传送速度以调节辐射剂量D；
步骤5电子加速器对芯片进行批量辐射，使开关时间ts控制在芯片制造工艺范围内，控制精度在±0.5μs范围内、放大倍数hFE下降在10％范围内，以及击穿电压BVCBO下降在5％范围内；
步骤6对经辐射后的芯片进行抽样检测，判断芯片的电气参数是否合格，若是，则跳转至步骤7，若否，则跳转至步骤2；
步骤7对芯片进行退火处理，以稳定芯片改性后的电气参数。
2.如权利要求1所述的利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征在于，所述步骤4之前还包含以下步骤：
测定辐射剂量D与传送带的传送速度的关系。
3.如权利要求1所述的利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征在于，所述步骤7之后还包含以下步骤：
对完成退火工序的芯片进行抽样检测，判断芯片参数是否合格，若是，则包装出厂，若否，则跳转到步骤2。
4.如权利要求1所述的利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征在于，所述步骤2中的辐射剂量选取在0.1至2.5KGy之间。
5.如权利要求1所述的利用电子束辐射改性芯片的方法，其特征在于，所述步骤7中退火处理的退火温度为260～320℃。
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