CN111319346A - 一种gpp芯片套印丝网印刷网版及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷网版，包括第一印刷网版和第二印刷网版，所述第一印刷网版设有若干第一印刷沟道，所述第二印刷网版设有若干第二印刷沟道，所述第二印刷沟道宽度大于所述第一印刷沟道宽度。本发明还提供了一种GPP芯片套印丝网印刷工艺方法，依次分别通过第一印刷网版在硅片沟槽上印刷一层玻璃钝化层，通过第二印刷网版在硅片沟槽上再套印印刷一层蜡保护层，以保护沟槽上涂覆的玻璃钝化层，避免后续清洗硅片表面非沟槽部分上多余的玻璃浆料时受影响,可有效解决硅片表面上粘附多余玻璃浆料的问题，为后续硅片表面金属化扫清了障碍。本发明印刷效果可控，保证了GPP芯片的外观，提高了GPP芯片的电学性能，适合批量化生产。

Description

一种GPP芯片套印丝网印刷网版及其工艺方法

技术领域

本发明属于半导体器件印刷领域，尤其是涉及一种GPP芯片套印丝网印刷网版及其工艺方法。

背景技术

GPP芯片(Glass passivation process Chip)即玻璃钝化芯片，是利用半导体钝化专用玻璃制作的芯片。丝网印刷玻璃钝化工艺过程是把丝网印版网版放置在带有沟槽的硅片上方，利用网版中的印刷沟道部分透过玻璃浆料，非印刷沟道部分不能够透过玻璃浆料的原理在待印刷硅片的沟槽上形成一层玻璃浆料涂覆层，而后进行烘干烧结形成一层玻璃钝化保护层。

而在印刷玻璃浆料时，在刮刀压力及印刷网版挤压的双重影响下，经常出现玻璃浆料被挤出沟槽边界，同时因未使用完的玻璃浆料集中在收刀位置处,以及印刷网版的多次使用其与硅片贴敷的一面上会残留部分玻璃浆料,这样会使在硅片表面非沟槽部位上粘附一些多余的玻璃浆料，这些多余的玻璃浆料若不能完全清除，不仅影响芯片表面的外观，而且会使在后续金属化工序中不能在芯片表面完全镀上金属层，进而会影响芯片在封装过程中的焊接性能，严重时会使GPP芯片的电学性能急剧下降，甚至不能进行焊接，导致GPP芯片的封装良品率降低。

现有技术中除去这些粘附于硅片表面上多余玻璃浆料的方法是直接酸洗，但这一情况容易直接把硅片沟槽中的玻璃钝化层清洗掉，尤其是沟槽边缘的PN结会被裸露，这样虽去除了非沟槽部分的多余玻璃浆料，但沟槽边缘及沟槽内的玻璃钝化层也受影响，是严重不可取的。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种GPP芯片套印丝网印刷网版及其工艺方法，不仅解决了现有技术中在印刷玻璃钝化层时在硅片表面非沟槽部分上粘附多余玻璃浆料的问题，而且还降低了成本，工艺方法可控，适合批量生产。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种GPP芯片套印丝网印刷网版，包括第一印刷网版和第二印刷网版，所述第一印刷网版设有若干第一印刷沟道，所述第二印刷网版设有若干第二印刷沟道，所述第二印刷沟道宽度大于所述第一印刷沟道宽度，所述第二印刷沟道之间围成第二正方形，所述第一印刷沟道之间围成第一正方形，所述第二正方形内嵌于所述第一正方形，且所述第二正方形与所述第一正方形中心点重合。

进一步的，所述第一印刷沟道等间距两两相互垂直交叉，且交叉点互不重叠。

进一步的，所述第二印刷沟道等间距两两相互垂直相交，且交叉点互不重叠。

进一步的，所述第一印刷沟道的数量与所述第二印刷沟道的数量相同。

进一步的，所述第一正方形的数量与所述第二正方形的数量相同。

进一步的，所述第一印刷网版还设有若干第一Mark点，所述第一Mark点均匀分布在所述第一印刷网版边缘的圆周上。

进一步的，所述第二印刷网版还设有若干第二Mark点，所述第二Mark点均匀分布在所述第二印刷网版边缘的圆周上。

进一步的，所述第一Mark点与所述第二Mark点的数量相同，且位于同一个圆周上，所述第一Mark点与所述第二Mark点相邻之间有夹角。

进一步的，所述第一印刷沟道宽度为400-420μm，所述第二印刷沟道宽度为470-500μm。

一种GPP芯片用上述所述印刷网版印刷的工艺方法，步骤如下：

S1、印刷玻璃钝化层

通过识别所述第一Mark点，使所述第一印刷网版与一面刻有沟槽的所述硅片进行对版，而后在所述硅片的沟槽上印刷涂覆一层玻璃浆料；将涂覆好带有玻璃浆料的所述硅片放入高温链试炉内进行烘干；再将烘干后的所述硅片进行高温熔融在所述第一沟道上形成一层玻璃钝化层；

S2、印刷保护层

通过识别所述第二Mark点，使所述第二印刷网版与带有玻璃钝化层的所述硅片进行对版，而后在所述硅片S1上套印涂覆一层耐酸性浆料；将涂覆好带有耐酸性浆料的所述硅片放入高温链试炉内进行烘干，即可在所述第二印刷沟道上形成一层蜡保护层。

与现有技术相比，本技术方案具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷网版，在玻璃钝化层印刷网版的基础上，通过增加其印刷沟道的宽度，使套印印刷网版的芯片内嵌于玻璃钝化层印刷网版的芯片内，进而保证两次印刷的沟道与硅片沟槽相匹配，保证了两次丝网印刷效果的一致性，这一结构不仅简单而且成本低廉，印刷效果可控，亦不必改变印刷网版的夹装结构。

2、本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷工艺方法，即在待印刷硅片上印刷一层玻璃钝化层后，再套印一层蜡保护层，且蜡保护层的印刷宽度大于玻璃钝化层的印刷宽度，可有效保护硅片沟槽上的玻璃钝化层，避免后续清洗硅片表面非沟槽部分上多余的玻璃浆料时受影响；两次印刷分别通过对两次不同Mark点的识别，能准确保证玻璃钝化层丝网印刷网版与硅片的对版、蜡保护层丝网印刷网版与硅片的对版，使得玻璃钝化层与蜡保护层的印刷位置重合，进而保证了两次丝网印刷效果的一致性；通过对套印后的硅片进行酸液腐蚀清洗，可完全去除在硅片表面上非沟槽部分即GPP芯片表面上除残留的玻璃浆料，进而为后续硅片表面金属化工序扫清了障碍，保证了GPP芯片的外观，提高了GPP芯片的电学性能，降低了生产成本，适合批量化生产。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种GPP芯片套印丝网印刷网版的结构示意图；

图2是本发明一实施例的一种GPP芯片钝化层印刷网版结构示意图；

图3是本发明一实施例的一种GPP芯片保护层印刷网版结构示意图图；

图4是本发明一实施例的一种GPP芯片套印丝网印刷网版的A-A剖视图；

图5是本发明一实施例的一种GPP芯片套印丝网印刷网版的芯片分布图。

图中：

1、印刷网版 11、沟道 12、芯片

13、印刷图案 14、Mark点 2、印刷网版

21、沟道 22、芯片 23、印刷图案

24、Mark点 3、硅片 4、沟槽

5、沟槽边缘

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明：

本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷网版，如图1所示，包括虚线表示的玻璃钝化层印刷网版1、实线表示的套印印刷网版2即蜡保护层印刷网版2、以及硅片3和已在硅片3的一面上刻印的沟槽4，还包括设置在玻璃钝化层印刷网版1上的4个Mark点14和设置在套印印刷网版2上的4个Mark点24，Mark点14与Mark点24互不重叠且位于同一个圆周上，相邻Mark点14与Mark点24之间有夹角，本实施例中，该夹角为45°。

图2，玻璃钝化层印刷网版1中包括若干印刷沟道11、芯片12、印刷图案13和4个Mark点14。沟道11是等间距两两相互交叉垂直布置，沟道11相互之间围城的正方形是芯片12，所有沟道11组成印刷图案13。Mark点14位于印刷图案13的外部且在印刷网版1边缘的圆周上，并均匀分布设置在该圆周上，在图2中可看出，Mark点14在印刷网版1的第一象限中与水平轴线的夹角为45°。Mark点14可以是圆形、方形、三角形或其他多边形状，数量可以选择不少于3个，本实例中，选择Mark点14为圆形，孔径为0.4-1.2mm，数量为4个，这一结构，识别形状简单，易于识别，位置对称设置，便于计算中心坐标位置。所有沟道11均与硅片3上的沟槽4一一对应且相匹配，保证了完全覆盖硅片3上所有沟槽4印刷面积的同时最大限度地降低玻璃浆料的使用量及其他配套设备，节约资源。

图3，套印蜡保护层印刷网版2中包括若干沟道21、芯片22、印刷图案23和4个Mark点24。印刷网版2与印刷网版1的外径尺寸相同，都与硅片3的外径相同，简化工艺，使在后续的裁片过程中更容易操作，提高了工作效率。芯片22是由若干等间距两两相互交叉垂直布置的沟道21围城的正方形，所有沟道21构成印刷图案23。可知，沟道21与沟道11的数量相等，相应地，芯片22的数量与芯片12的数量相等。由图1印刷图案23与印刷图案13对比可知，套版印刷沟道21的宽度大于玻璃钝化印刷沟道11的宽度，即在涂覆印刷蜡保护层时其印刷涂覆的宽度大于印刷玻璃钝化层时其印刷涂覆的宽度，使得套印涂覆范围在包含硅片3沟槽4的宽度的同时还涉及沟槽4两侧的部分芯片12，芯片22内嵌于芯片12内且芯片22与芯片12的中心点重合。沟道21的宽度与沟道11的宽度相比，宽度增加率为15-19％，这一结构可以确保丝网印刷沟道21涂覆的宽度包括沟槽4及沟槽边缘5的宽度，使蜡保护层能完全保护住沟槽4上的玻璃钝化层，避免后续清洗硅片表面非沟槽部分上多余的玻璃浆料时，沟槽4中的PN结受影响，未被保护住。Mark点24与Mark点14在同一个圆周上且均布在该圆周上，同时在图3中亦可看出，Mark点24均匀分布在印刷网版2的中心轴线上，Mark点24形状大小与Mark点14相同，且位置不重合，在本实施例中，相邻Mark点14与Mark点24的夹角为45°，两次Mark点的位置偏移较大，便于印刷机器的识别，使印刷网版与硅片精确对准，确保两次丝网印刷位置重合，保证两次印刷位置的一致性，便于印刷机器识别同一个印刷方向，以保证印刷效果。

图4-图5，在硅片3刻有沟槽4的一面上，先在沟槽4上印刷涂覆一层玻璃钝化层，再涂覆一层蜡保护层，蜡保护层的印刷沟道21的宽度D大于玻璃钝化层的印刷沟道11的宽度d。

本实施例中，在玻璃钝化层印刷网版1的基础上，通过增加其印刷沟道11的宽度，且印刷图案13的外形结构不变，同时通过新的识别Mark点24，使套印印刷网版2与硅片3精准对版，确保玻璃钝化层印刷位置与蜡保护层印刷位置的一致性。这一结构不仅简单而且成本低廉，印刷效果可控，亦不必改变印刷网版的夹装结构。

一种GPP芯片套印丝网印刷工艺方法，具体步骤如下：

S1：印刷玻璃钝化层

S11：对版

印刷玻璃钝化的机器通过视觉系统定位到硅片3的位置，找出硅片3的四个Mark点14位置，计算出硅片3的坐标值和角度值，然后再微调硅片3与印刷网版1位置对应，保证下一步印刷玻璃浆料时硅片3与印刷网版1能够对准。

S12：印刷

提前配置好玻璃浆料，玻璃浆料由纤维素、醇液、触变剂和玻璃粉混合形成，此处为非本实施例重点，不再详述。在印刷过程中，印刷沟道11的宽度为400-420μm，玻璃浆料透过印刷沟道11部分、不透过非印刷沟道11部分，在硅片3的沟槽4上涂覆一层玻璃浆料，同时在硅片3上印有4个Mark点14。

S13：烘干将涂覆好带有玻璃浆料的硅片3放入高温链试炉内进行烘干，目的是对印刷玻璃浆料中的有机溶剂进行干燥，并固结玻璃浆料形成一层固化层。烘干温度为：130-200℃，烘干时间为：60-100S。

S14：烧结

对烘干后的玻璃浆料中残余的有机溶剂进行燃烧并去除该有机溶剂，使玻璃浆料中的成分只剩下玻璃粉；然后再升至温度较高的烧成温度，使玻璃粉熔融，烧结形成透明的玻璃钝化层。烧结温度为550-820℃，烧结时间为6h±10min，其中烧结的高温恒温温度为820±20℃，恒温时间20±10min。

S15：沉淀

对烧成后的硅片3送入气相沉淀炉中，通过低压化学气相沉积法，在硅片3表面制作一层氧化层(SiO2)，目的是为后续在硅片3的沟槽边缘5周围形成一组闭合的氧化环，保护沟槽4及沟槽边缘5的玻璃钝化层，避免出现电性不良。

在这一印刷过程中发现，在刮刀压力及印刷网版挤压的双重影响下，经常出现玻璃浆料被挤出沟槽边界，同时因未使用完的玻璃浆料集中在收刀位置处,以及印刷网版的多次使用其与硅片贴敷的一面上会残留部分玻璃浆料,这样会使在硅片表面非沟槽部位上粘附一些多余的玻璃浆料。

S2、印刷保护层

S21：对版

套印保护层的印刷机器通过其视觉系统找准硅片3上的4个Mark点24，然后再微调硅片3与印刷网版2位置对应，保证下一步印刷保护层浆料时硅片3与印刷网版2能够对准。

S22：印刷

提前配置好保护层浆料，该浆料为耐酸蜡，包括2-丁氧基乙醇、滑石粉和乙酸-2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯，不含有石棉纤维，此处为非本实施例重点，不再详述。在印刷过程中，印刷沟道21的宽度为470-500μm，耐酸蜡透过印刷沟道21部分、不透过非印刷沟道21部分，在已具有玻璃钝化层的硅片3上印刷涂覆印刷图案23，得到一层具有蜡保护层的硅片3，同时在硅片3上印有4个Mark点24。

S23：烘干

将涂覆好带有耐酸性浆料的硅片3放入高温链试炉内进行烘干，目的是加强蜡保护层与沟槽4表面氧化层的粘附性，避免后续酸洗腐蚀硅片3表面时，沟槽4及沟槽边缘5上的蜡脱落，烘干温度为：130-200℃，烘干时间为：60-100s。

S24：酸洗

对烘干后的硅片3用混酸酸洗，混酸包括硝酸，氢氟酸，冰乙酸，此处为非本实施例重点，不再详述。目的是为了完全去除硅片3表面非沟槽部分即GPP芯片12表面上残留多余的玻璃浆料和氧化层(SiO2)，不仅能保证芯片12的外观，且在后续金属化工序中可在芯片12表面上镀金属层，保证芯片12的电学性能。

本技术方案具有如下的优点和有益效果：

本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷网版，在玻璃钝化层印刷网版的基础上，通过增加其印刷沟道的宽度，使套印印刷网版的芯片内嵌于玻璃钝化层印刷网版的芯片内，进而保证两次印刷的沟道与硅片沟槽相匹配，保证了两次丝网印刷效果的一致性，这一结构不仅简单而且成本低廉，印刷效果可控，亦不必改变印刷网版的夹装结构。

本发明提供一种GPP芯片套印丝网印刷工艺方法，即在待印刷硅片上印刷一层玻璃钝化层后，再套印一层蜡保护层，且蜡保护层的印刷宽度大于玻璃钝化层的印刷宽度，可有效保护硅片沟槽上的玻璃钝化层，避免后续清洗硅片表面非沟槽部分上多余的玻璃浆料时受影响；两次印刷分别通过对两次不同Mark点的识别，能准确保证玻璃钝化层丝网印刷网版与硅片的对版、蜡保护层丝网印刷网版与硅片的对版，使得玻璃钝化层与蜡保护层的印刷位置重合，进而保证了两次丝网印刷效果的一致性；通过对套印后的硅片进行酸液腐蚀清洗，可完全去除在硅片表面上非沟槽部分即GPP芯片表面上除残留的玻璃浆料，进而为后续硅片表面金属化工序扫清了障碍，保证了GPP芯片的外观，提高了GPP芯片的电学性能，降低了生产成本，适合批量化生产。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种GPP芯片套印丝网印刷网版，包括第一印刷网版和第二印刷网版，所述第一印刷网版设有若干第一印刷沟道，所述第二印刷网版设有若干第二印刷沟道，其特征在于，所述第二印刷沟道宽度大于所述第一印刷沟道宽度，所述第二印刷沟道之间围成第二正方形，所述第一印刷沟道之间围成第一正方形，所述第二正方形内嵌于所述第一正方形，且所述第二正方形与所述第一正方形中心点重合。

2.根据权利要求1所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第一印刷沟道等间距两两相互垂直交叉，且交叉点互不重叠。

3.根据权利要求1所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第二印刷沟道等间距两两相互垂直相交，且交叉点互不重叠。

4.根据权利要求1-3所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第一印刷沟道的数量与所述第二印刷沟道的数量相同。

5.根据权利要求4所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第一正方形的数量与所述第二正方形的数量相同。

6.根据权利要求1所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第一印刷网版还设有若干第一Mark点，所述第一Mark点均匀分布在所述第一印刷网版边缘的圆周上。

7.根据权利要求6所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第二印刷网版还设有若干第二Mark点，所述第二Mark点均匀分布在所述第二印刷网版边缘的圆周上。

8.根据权利要求7所述的一种GPP芯片套印丝网印刷网版，其特征在于，所述第一Mark点与所述第二Mark点的数量相同，且位于同一个圆周上，所述第一Mark点与所述第二Mark点相邻之间有夹角。

9.根据权利要求1-3、5-8任一项所述的一种GPP芯片套印丝网印刷，其特征在于，所述第一印刷沟道宽度为400-420μm，所述第二印刷沟道宽度为470-500μm。

10.一种GPP芯片用上述所述印刷网版印刷的工艺方法，步骤如下：

S1、印刷玻璃钝化层

通过识别所述第一Mark点，使所述第一印刷网版与一面刻有沟槽的所述硅片进行对版，而后在所述硅片的沟槽上印刷涂覆一层玻璃浆料；将涂覆好带有玻璃浆料的所述硅片放入高温链试炉内进行烘干；再将烘干后的所述硅片进行高温熔融在所述第一沟道上形成一层玻璃钝化层；

S2、印刷保护层

通过识别所述第二Mark点，使所述第二印刷网版与带有玻璃钝化层的所述硅片进行对版，而后在所述硅片S1上套印涂覆一层耐酸性浆料；将涂覆好带有耐酸性浆料的所述硅片放入高温链试炉内进行烘干，即可在所述第二印刷沟道上形成一层蜡保护层。

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