CN102244045B - 一种二极管芯片及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

一种二极管芯片及其加工工艺。涉及的是一种半导体分立器件及其加工工艺。能克服检测中放电，使用中“爬电”现象。芯片边沿设有一圈玻璃质保护层，芯片的水平投影为无折角的封闭形状；侧边设有一圈半绝缘多晶硅膜；玻璃保护层覆盖半绝缘多晶硅膜上部的70-95％。本发明的加工工艺，包括：1)、晶片分裂图形的刻制；2)、半绝缘多晶硅膜钝化；3)、玻璃质保护层制程；4)、三次光刻；5)、清洗；6)、去除光刻胶；7)、分裂，得芯片。本发明可有效的防止方形芯片的尖端放电，提高二极管耐压能力。在采用玻璃钝化之前先用一层SIPOS膜钝化，吸收芯片表面可动离子，增强稳定性、提高耐压能力。沟槽底部仍会保留SIPOS膜和SIO2膜，防止在蒸金时会有金层附着。

Description

一种二极管芯片及其加工工艺
技术领域
本发明涉及的是一种半导体分立器件及其加工工艺，尤其涉及一种集圆形、SIPOS(半绝缘多晶硅)钝化和PHOTO GLASS制程于一体的二极管芯片及其加工工艺。
背景技术
目前二极管市场绝大多数产品，为分裂加工方便，均为方形，如图3所示。若在空气中进行测试的话，其中的折角(90°角)之间容易产生放电，甚至将芯片烧毁。
随着二极管在保护电路中应用的要求的提高，为了解决因尖端放电、耐压状况较差的问题，目前普遍采用的芯片解决办法较单一：要么没有SIPOS钝化层，无法克服芯片表面可动离子的干扰，容易造成反向击穿；要么芯片边缘直角转折处没有玻璃保护，不能有效防止沟槽尖端放电现象，易导致芯片被烧毁，要么就是方形结合SIPOS和PHOTO GLASS制程，不能有效防止方形尖角产生的放电现象。并且，采用上述工艺加工出的芯片，还存在分裂后芯片侧面“爬电”的现象。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能克服检测中放电，使用中“爬电”现象的二极管芯片及其加工工艺。
本发明二极管芯片的技术方案是：所述芯片边沿设有一圈玻璃质保护层，所述芯片的水平投影为无折角的封闭形状；所述侧边设有一圈半绝缘多晶硅膜；所述玻璃质保护层覆盖所述半绝缘多晶硅膜上部的70-95％。
本发明二极管芯片的加工工艺，包括以下步骤：
1)、晶片分裂图形的刻制；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片上加工出沟槽，使沟槽间芯片为所述无折角的封闭形状；
2)、采用低温化学气相沉积法进行半绝缘多晶硅膜钝化；将上步骤刻制好的晶片置入真空容器，以半绝缘多晶硅为沉积物，往容器中按体积比1∶4.9通入N2O和SiH4气体，至容器内压力12-15Pa，加温至630-680℃，保持1-5小时，在晶片上表面加工出半绝缘多晶硅膜；
3)、玻璃质保护层制程；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片上部边缘处加工出玻璃质保护层；
4)、三次光刻；在所述沟槽中填充入光刻胶，覆盖沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜，以保护沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜；
5)、清洗芯片顶面的半绝缘多晶硅膜；将晶片置入清洗容器，采用混合酸清洗、再采用清水漂洗；
6)、去除步骤4)中的光刻胶；
7)、蒸金后分裂晶片，得芯片。
所述混合酸为硝酸∶氢氟酸∶冰醋酸按体积比16-20∶1∶1的比例混合而成。
本发明的二极管芯片是一种具有良好性能的综合性二极管芯片，其水平投影形状可有效的防止方形芯片尖角造成的尖端放电，同时有效的提高二极管耐压能力，避免造成的二极管失效或者电路故障。本发明中无折角的封闭形状定义为：圆形、椭圆形、窑圆形、角部为弧形的四边形、角部为弧形的五边形或角部为弧形的六边形等。上述形状由于不含直线相交形成的折角，因此在晶片加工工程(本发明芯片的上道工序)中，能有效避免相邻芯片间折角处放电的现象。此外，在采用玻璃钝化之前先用一层SIPOS膜(半绝缘多晶硅膜)钝化，其作用为吸收芯片表面可动离子(杂质)，增强器件稳定性、提高二极管耐压能力。沟槽底部仍会保留SIPOS膜和SIO2膜，防止在蒸金时会有金层附着在上面。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图中1是晶片，2是芯片；
图2是本发明中芯片的结构示意图
图中3是玻璃质保护层，4是半绝缘多晶硅膜，5是暴露段。
图3是本发明背景技术示意图
具体实施方式
本发明二极管芯片如图1、2所示：所述芯片2边沿设有一圈玻璃质保护层3，所述芯片2的水平投影为无折角的封闭形状；所述芯片2的纵向截面呈凸字形，侧边上部为凹弧形，下部为直边；所述侧边设有一圈半绝缘多晶硅膜(SIPOS膜)4；所述玻璃质保护层3覆盖所述半绝缘多晶硅膜4上部的70-95％。保留一暴露段5，防止在蒸金时会有金层附着在上面。
本发明的工艺如图1、2所示：包括以下步骤：
1)、晶片1分裂图形的刻制；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片上加工出沟槽，使沟槽间芯片为所述无折角的封闭形状；
2)、采用低温化学气相沉积法进行半绝缘多晶硅膜钝化；将上步骤刻制好的晶片1置入真空容器，以半绝缘多晶硅为沉积物，往容器中按体积比1∶4.9通入N2O和SiH4气体，至容器内压力12-15Pa，加温至630-680℃，保持1-5小时，在晶片上表面加工出半绝缘多晶硅膜4；
3)、玻璃质保护层3的制程；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片1上部边缘处加工出玻璃质保护层3；
4)、三次光刻；在所述沟槽中填充入光刻胶，覆盖沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜4，以保护沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜；
5)、清洗芯片2顶面的半绝缘多晶硅膜；将晶片1置入清洗容器，采用混合酸清洗、再采用清水漂洗；
6)、去除步骤4)中的光刻胶；
7)、蒸金后分裂晶片1，得芯片2。
所述混合酸为硝酸∶氢氟酸∶冰醋酸按体积比16-20∶1∶1的比例混合而成。
具体操作时，以加工圆形硅片为例，步骤如下：
1、晶片分裂加工
先制作一个掩膜板，上面绘有所需要之圆形形状的图形，然后通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显/定影、硬烤等工艺将掩膜板上的图形转移到硅片表面，采用硅蚀刻酸刻蚀出与掩膜板上图形相符的沟槽即可。
2、SIPOS(半绝缘多晶硅)膜钝化
SIPOS(半绝缘多晶硅)膜的淀积采用LPCVD(低温化学气相沉积)法，使N2O-SiH4-N2(笑气-硅烷-氮气1∶4.9)体系在650℃，13.3Pa条件下进行热分解反应。反应系统的结构原理与常规的多晶硅系统相同。只是增加了一个N2O(笑气)气路。
化学气相反应可以概括描述为：SiH4+N2O→SiOX+N2+H2
其中SiOX是硅和硅的各种氧化物的复合体，0≤X≤2。
由硅烷分解后的硅原子淀积在衬底上，在此条件下长成多晶。而氧原子部分代替硅原子，
以Si-O键形式存在，从而形成掺氧半绝缘多晶硅薄膜。全表面覆盖。
3、PHOTO GLASS制程上玻璃
方法类似于圆形的制作，将MASK(光罩)上面的所需要的玻璃图案通过涂布光刻胶与玻璃粉的混合物(即PHOTO GLASS)、软烤、曝光等工艺将掩膜板上的图形转移到硅片表面，然后通过显定影方式将晶片表面不需要的PHOTO GLASS去除，再采用低温烧结、熔融等工艺将光刻胶挥发、熔化玻璃粉使其成为所需要的形状(如图2中(3)所示)即可。
4、三次光刻，将沟槽中暴露的膜保护起来。保护材料是光刻胶
5、清洗台面暴露的SIPOS表层。清洗方法：混合酸(硝酸∶氢氟酸∶冰醋酸＝18∶1∶1)清洗、再采用清水漂洗；
6、去除步骤4中的保护材料，采用硫酸。
7、蒸金后分裂晶片，得芯片。
半导体表面钝化的研究对半导体器件和集成电路的发展有着及其重要的影响。热生长二氧化硅的发现奠定了平面晶体管和集成电路的基础，但Si-SiO2(硅-二氧化硅)结构的器件在靠近硅衬底界面的二氧化硅中有固定正电荷，难于制造高压平面晶体管和集成电路。掺氧半绝缘多晶硅(Semi-Insulating Polycrystalline-Silicon，简写SIPOS)表面钝化工艺即是为解决这些问题而研制的。由于SIPOS(半绝缘多晶硅)薄膜的电中性和半绝缘性，它具备作为一种良好钝化膜的基础条件，它可兼用于P型和N型硅的钝化。SIPOS(半绝缘多晶硅)弥补了二氧化硅的不足，从根本上改变了二氧化硅的钝化效果。被广泛地应用于各种功率器件。

Claims (3)

1.一种二极管芯片，所述芯片边沿设有一圈玻璃质保护层，其特征在于，所述芯片的水平投影为无折角的封闭形状；
所述芯片的纵向截面呈凸字形，侧边上部为凹弧形，下部为直边；
所述侧边设有一圈半绝缘多晶硅膜；所述玻璃质保护层覆盖所述半绝缘多晶硅膜上部的70-95％，所述半绝缘多晶硅膜上部保留一暴露段。
2.一种权利要求1所述二极管芯片的加工工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
1)、晶片分裂图形的刻制；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片上加工出沟槽，使沟槽间芯片为所述无折角的封闭形状；
2)、采用低温化学气相沉积法进行半绝缘多晶硅膜钝化；将上步骤刻制好的晶片置入真空容器，以半绝缘多晶硅为沉积物，往容器中按体积比1∶4.9通入N2O和SiH4气体，至容器内压力12-15Pa，加温至630-680℃，保持1-5小时，在晶片上表面加工出半绝缘多晶硅膜；
3)、玻璃质保护层制程；采用掩膜板，再通过涂布光刻胶、软烤、曝光、显影、定影和硬烤在晶片上部边缘处加工出玻璃质保护层；
4)、三次光刻；在所述沟槽中填充入光刻胶，覆盖沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜，以保护沟槽底部暴露的半绝缘多晶硅膜；
5)、清洗芯片顶面的半绝缘多晶硅膜；将晶片置入清洗容器，采用混合酸清洗、再采用清水漂洗；
6)、去除步骤4)中的光刻胶；
7)、蒸金后分裂晶片，得芯片。
3.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于，所述混合酸为硝酸∶氢氟酸∶冰醋酸按体积比16-20∶1∶1的比例混合而成。
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