CN108364868A - 降低半导体器件反向漏电流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体器件领域，涉及一种降低半导体器件反向漏电流的方法，具体包括以下步骤：原片清洗‑扩散‑吹砂‑一次清洗‑光刻‑台面腐蚀‑二次清洗‑钝化‑金属化‑电性测试‑划片。本发明提供的方法，整体简单、合理，并且环保，能使器件表面漏电流降低30％以上。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件领域，涉及一种降低半导体器件反向漏电流的方法。
背景技术
我们都知道，PN结具有单向导电性，它在反向截止的时候，并不是完全理想的截止。在承受反向电压的时候，会有些微小的电流从阴极漏到阳极。这个电流通常很小，而且反压越高，漏电越大，温度越高，漏电越大。大的漏电流会带来较大的损耗，特别是在高压应用场合。
漏电流是在器件生产过程中需要严格控制的一个重要参数，因为漏电流过大，器件的稳定性就差，使用寿命也短。因此，对于一定电压及电流等级的器件，规定有一定的漏电流上限，在生产过程中需要设法降低漏电流并使其稳定。
器件的反向漏电流一般由两部分组成：体内漏电流和表面漏电流。通常情况下表面漏电流起主要作用，它的大小由生产工艺决定，原理是因为PN结表面离子沾污所致。
在目前的二极管生产过程中，各个生产厂家的生产环境、生产工艺、生产设备及生产物料等都不可能完全避免对器件的沾污，而这些因素对生产出的器件的漏电往往起到决定性的作用，所以目前现有的普通工艺制作的器件漏电流均在0.1uA以上，在节能降耗要求越来越高，电气设备稳定性要求越来越高的今天，降低器件反向漏电流已迫在眉睫。
发明内容
本发明针对上述的问题，提供了一种降低半导体器件反向漏电流的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，
一种降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)原片清洗：用酸洗或碱洗方式将硅片表面清洗干净，以确保后续扩散过程中无其他有害杂质进入硅片体内，而导致器件性能变坏；
2)扩散：在硅片上掺杂P型和N型杂质已形成PN结；
3)吹砂：将扩散后硅片表面的氧化层和杂质用金刚砂去除，以确保后续便于清洗硅片；
4)清洗：用酸洗或碱洗方式将硅片表面的金刚砂和杂质清洗干净，便于后续光刻胶粘附更牢固；
5)光刻：在硅片表面涂布一层光刻胶，通过曝光、显影、定影和坚膜，将掩膜版上的设计图形转移至硅片表面；
6)台面腐蚀：使用混合酸将未被光刻胶覆盖部分腐蚀出沟槽，使PN结充分暴露出来；
7)清洗：使用酸洗和碱洗相结合，将硅片表面清洗干净，避免有害杂质污染硅片，而导致器件性能变坏；
8)钝化：使用绝缘层将暴露的PN结钝化保护，避免器件被沾污；
9)金属化：这是本发明的核心工序，主要是在镍烧结时通入氢气和氮气(如图1所示，目前烧结工艺为直接通氮气或其他保护气体，未通氢气)，通入氢气的目的是利用氢气的还原性将器件钝化层或PN结表面在生产制造过程中新产生的杂质离子或清洗时未能完全去除的带电杂质离子置换成电中性单质，从而有效避免带电杂质离子在器件使用过程中电荷转移造成的漏电流，简单说，就是氢气能使带电杂质离子化学活性降低。而氮气的作用是防止氢气在高温时与氧气接触发生燃烧爆炸，另外是为了避免烧结时镍层被氧化；
10)电性测试：按照电性设计要求将电性失效的芯片做上标记，以便后续将不良品挑出；
11)划片：将制作在硅片上的芯片按设计尺寸划开，分离成单个的半导体器件。
作为优选，所述步骤4)中的杂质为为金属、颗粒或油垢。
作为优选，所述步骤8)中的绝缘层的材料为玻璃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明提供的方法，整体简单、合理，并且环保，能使器件表面漏电流降低30％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的反向漏电流方的效果示意图；
图2为一种降低半导体器件反向漏电流的方法的效果示意图；
以上各图中，(1)是带电杂质离子，(2)是PN结钝化材料，(3)是硅材质，(4)是电中性杂质原子。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图2所示，本发明提供了一种降低半导体器件反向漏电流的方法，步骤如下：
一、器件表面钝化之前(包括)工艺实现，步骤如下：
1、原片清洗：用酸洗(混合酸)或碱洗(碱性电子清洗剂)方式将硅片表面清洗干净，以确保后续扩散过程中无其他有害杂质进入硅片体内，而导致器件性能变坏；
2、扩散：在硅片上掺杂P型和N型杂质来形成PN结；
3、吹砂：将扩散后硅片表面的氧化层和杂质用金刚砂去除(一般去除厚度为5-50μm)，以确保后续便于清洗硅片；
4、清洗：用酸洗(混合酸)或碱洗(碱性电子清洗剂)方式将硅片表面的金刚砂和其他杂质清洗干净，便于后续光刻胶粘附更牢固；
5、光刻：在硅片表面涂布一层光刻胶，通过曝光、显影、定影和坚膜，将眼膜版上的设计图形转移至硅片表面；
6、台面腐蚀：使用混合酸将未被光刻胶覆盖部分腐蚀出沟槽，使PN结充分暴露出来；
7、清洗：使用酸洗(2号液＝盐酸：双氧水：去离子水＝1:1-2：5-7体积比)和碱洗(1号液＝氨水：双氧水：去离子水＝1:1-2：5-7体积比)相结合，将硅片表面清洗干净，避免有害杂质污染硅片，而导致器件性能变坏；
8、钝化：使用绝缘层(一般使用玻璃)将暴露的PN结钝化保护，避免器件被沾污。
二、该步骤是器件制作的金属化工序，是本发明的核心步骤，通过该步骤来改善器件反向漏电流，具体做法如下：
9、一次镀镍：使用化学镀或者电镀法在硅片表面镀上一层镍，以便后续制作欧姆接触；
10、镍烧结：将镀有镍的硅片放入500-700℃的炉管中烧结30-200分钟，烧结时通入氮气作为保护气体，流量在3-80升/分钟，氮气流量根据炉管容量确定，容量越大，流量越大；在氮气将炉管内空气排出以后，通入氢气，氢气流量为0.1-10升/分钟，同样，氢气流量的大小根据炉管容量大小确定容量越大，流量越大。
11、二次镀镍/镀金：将烧结后的硅片放在70℃以上的硝酸中浸泡1-10分钟，将表面氧化镍去除后清洗干净，实施第二次镀镍，再镀金。
三、电性测试与划片分离
12、电性测试：按照设计电性对芯片进行测试，可发现漏电流比未通氢气烧结的芯片漏电流低30％以上。
13、划片：将制作在硅片上的芯片按设计尺寸划开，分离成单个的半导体器件。
14、低反向漏电流器件制作完毕。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)原片清洗，用酸洗或碱洗方式将硅片表面清洗干净；
2)扩散，在硅片上掺杂P型和N型杂质以形成PN结；
3)吹砂，将扩散后硅片表面的氧化层和杂质用金刚砂去除；
4)一次清洗，用酸洗或碱洗方式将硅片表面的金刚砂和杂质清洗干净；
5)光刻，在硅片表面涂布一层光刻胶，依次通过曝光、显影、定影和坚膜，将掩膜版上的设计图形转移至硅片表面；
6)台面腐蚀，使用混合酸将未被光刻胶覆盖部分腐蚀出沟槽，充分暴露PN结；
7)二次清洗，使用酸洗和碱洗相结合，将硅片表面清洗干净；
8)钝化，使用绝缘层将暴露的PN结钝化保护；
9)金属化，用化学镀镍方式先在硅片表面镀上一层镍，再在500-700℃的高温下进行镍烧结，在镍烧结时通入氢气和氮气，烧结完成后在70℃以上的硝酸中浸泡1-10分钟，再在表面镀上一层镍和金层；
10)电性测试，按照电性设计要求将电性失效的芯片做上标记；
11)划片：将制作在硅片上的芯片按设计尺寸划开，分离成单个的半导体器件。
2.根据权利要求1所述的一种降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，所述步骤4)中的杂质为为金属离子、颗粒或油垢。
3.根据权利要求2所述的一种降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，所述步骤8)中的绝缘层的材料为玻璃。
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