CN112582480B - 一种低中压台面tvs产品的pn结钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺。提供了一种生产成本低，有效提升TVS产品耐压能力及可靠性的低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺。包括以下步骤：S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+‑N‑N+结构；S2、选择性光刻；将晶片区域化成晶粒，并在晶粒表面将待蚀刻的区域暴露出来，其它区域用光阻剂保护；S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；S4、SIPOS膜；S5、绝缘钝化；在SIPOS膜表面形成一层致密的SIO2膜；S6、电极面氧化膜去除；S7、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。本发明在工作中，将SIPOS膜钝化与SiO2膜钝化结合，在SIPOS膜沉积后，利用LPCVD在其表面继续生长一层致密的SiO2膜，提升了产品能力。
Description
技术领域
本发明涉及芯片加工领域，尤其涉及一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化
工艺。
背景技术
瞬态抑制二极管（简称“TVS”）是一种高效能的浪涌保护器件。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制等优点。目前已广泛应用于精密电子元件及通讯设备等各个领域。
目前，低中压台面TVS二极管产品通常采用SIPOS膜+玻璃或者单纯SiO2或者单纯玻璃作为PN结钝化绝缘层，采用以上三种钝化方式主要存在以下问题：1）SIPOS膜+玻璃钝化时，由于SIPOS膜的半绝缘及电中性，可以使在外界环境下感生的电荷流入到半绝缘多晶硅内，缓解势垒区表面电场，提高产品PN结耐压能力、可靠性和稳定性，但此工艺需结合玻璃钝化，生产成本较高；2）单纯采用SiO2或者玻璃等绝缘膜进行绝缘钝化，钝化层会受到外加电场及PN结表面可移动电荷的干扰，不能有效防止器件表面电荷的积累及金属离子沾污，另外载流子注入到二氧化硅类的绝缘体中，能进行储存和长期停留，使器件表面区的电导率发生改变，使PN结的反向特性变差，最终影响TVS管的整体耐压、高温特性及可靠性，导致产品质下降。在防护器件广阔的应用市场下，拥有低成本及高品质的产品具有很重要的意义。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种生产成本低，有效提升TVS产品耐压
能力及可靠性的低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺。
本发明的技术方案为: 包括以下步骤：
S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、选择性光刻；将晶片区域化成晶粒，并在晶粒表面将待蚀刻的区域暴露出来，其它区域用光阻剂保护；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、SIPOS膜；
S4.1、长SIPOS薄膜；通过低压化学气相沉积，在表面淀积成SIPOS薄膜；
S4.2、致密化；在LPCVD系统中，通过高温退火，使薄膜由无定型结构向多晶转变形成再结晶过程；
S4.3、长MTO膜；在SIPOS薄膜上长一MTO膜；
S5、绝缘钝化；在SIPOS膜表面形成一层致密的SIO2膜；
S6、电极面氧化膜去除；通过光刻将晶粒台面氧化膜及SIPOS膜去除，为后续金属化做准备；
S7、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。
步骤S3中，蚀刻道深度50-150um，宽度200-500um。
步骤S4.1中，N2O与SIH4流量比为0.1-0.5；反应压力：(0．25~0．28)×133．3Pa；沉积温度：600±100℃。
步骤S4.2中，高温退火温度：810±30℃，时间40±20min。
步骤S4.3中，中温氧化沉积温度：700±50℃，N2O与SIH4流量比为5-10；沉积时间：60±20min。
步骤S5中，绝缘钝化温度：850±50℃；SiH4与O2流量比为0.8-0.95；时间：90±20min。
本发明在工作中，将SIPOS膜钝化与SiO2膜钝化结合，在SIPOS膜沉积后，利用LPCVD在其表面继续生长一层致密的SiO2膜。其优势在于：a.采用LPCVD技术，在不破坏SIPOS膜结构的情况在下，在SIPOS表面沉积一层致密的SiO2膜，用致密的SiO2膜替代传统的玻璃钝化作为绝缘层，使产品既有良好的耐压能力、高温特性及可靠性，同时降低生产成本；b.没有玻璃钝化，减少了玻璃熔融过程造成的PN结处杂质污染及玻璃与硅间的结合应力，降低反向漏电流，提升产品可靠性；c.沟槽内无玻璃，利于晶粒切割作业，避免了切割时对沟槽内玻璃损伤的几率，降低产品由于玻璃问题造成的潜在风险；d.台面无玻璃，增加晶粒台面有效面积，又可避免封装时玻璃隐裂及台面焊锡膏少的问题，提升产品能力。
附图说明
图1是本发明中S1的结构示意图，
图2是本发明中S2的结构示意图，
图3是本发明中S3的结构示意图，
图4是本发明中S4的结构示意图，
图5是本发明中S5的结构示意图，
图6是本发明中S6的结构示意图，
图7是本发明中S7的结构示意图；
图中1是SIPOS膜，2是SIO2膜，3是光刻胶。
具体实施方式
本发明如图1-7所示，包括以下步骤：
S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、选择性光刻；将晶片区域化成晶粒，并在晶粒表面将待蚀刻的区域暴露出来，其它区域用光阻剂保护；通过光刻胶3作用；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、SIPOS膜；
S4.1、长SIPOS薄膜；通过低压化学气相沉积（LPCVD），在产品表面（主要为P/N结）淀积成SIPOS薄膜；
S4.2、致密化；在LPCVD系统中，通过高温退火，使薄膜由无定型结构向多晶转变形成再结晶过程，减小晶粒间界密度增加其致密度及保护效果；
S4.3、长MTO膜；在SIPOS薄膜上长一MTO膜，增加对SIPOS膜的保护；
S5、绝缘钝化；在SIPOS膜表面形成一层致密的SIO2膜；
S6、电极面氧化膜去除；通过光刻将晶粒台面氧化膜及SIPOS膜去除，为后续金属化做准备；
S7、金属化：在晶片表面镀一层电极金属（TI/NI/AG或者NI/Au），加工完毕。
步骤S3中，蚀刻道深度50-150um，宽度200-500um。
步骤S4.1中，N2O与SIH4流量比为0.1-0.5；反应压力：(0．25~0．28)×133．3Pa；沉积温度：600±100℃。
步骤S4.2中，高温退火温度：810±30℃，时间40±20min。
步骤S4.3中，中温氧化沉积温度：700±50℃，N2O与SIH4流量比为5-10；沉积时间：60±20min。
步骤S5中，绝缘钝化温度：850±50℃；SiH4与O2流量比为0.8-0.95；时间：90±20min。
具体应用中，将SIPOS膜钝化与SiO2膜钝化结合，在SIPOS膜沉积后，利用LPCVD在其表面继续生长一层致密的SiO2膜。其优势在于：a.采用LPCVD技术，在不破坏SIPOS膜结构的情况在下，在SIPOS表面沉积一层致密的SiO2膜，用致密的SiO2膜替代传统的玻璃钝化作为绝缘层，使产品既有良好的耐压能力、高温特性及可靠性，同时降低生产成本；b.没有玻璃钝化，减少了玻璃熔融过程造成的PN结处杂质污染及玻璃与硅间的结合应力，降低反向漏电流，提升产品可靠性；c.沟槽内无玻璃，利于晶粒切割作业，避免了切割时对沟槽内玻璃损伤的几率，降低产品由于玻璃问题造成的潜在风险；d.台面无玻璃，增加晶粒台面有效面积，又可避免封装时玻璃隐裂及台面焊锡膏少的问题，提升产品能力。
Claims (4)
1.一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、选择性光刻；将晶片区域化成晶粒，并在晶粒表面将待蚀刻的区域暴露出来，其它区域用光阻剂保护；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、生长SIPOS膜；
S4.1、长SIPOS薄膜；通过低压化学气相沉积，在表面淀积成SIPOS薄膜；
S4.2、致密化；在LPCVD系统中，通过高温退火，使薄膜由无定型结构向多晶转变形成再结晶过程；高温退火温度：810±30℃，时间40±20min；
S4.3、长中温氧化膜（MTO）；在SIPOS薄膜上长一中温氧化膜（MTO）；
S5、绝缘钝化；在SIPOS膜表面形成一层致密的SiO2膜；绝缘钝化温度：850±50℃；SiH4与O2流量比为0.8-0.95；时间：90±20min；
S6、电极面氧化膜去除；通过光刻将晶粒台面氧化膜及SIPOS膜去除，为后续金属化做准备；
S7、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。
2.根据权利要求1所述的一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺，其特征在于，步骤S3中，蚀刻道深度50-150um，宽度200-500um。
3.根据权利要求1所述的一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺，其特征在于，步骤S4.1中，N2O与SIH4流量比为0.1-0.5；反应压力：(0．25~0．28)×133．3Pa；沉积温度：600±100℃。
4.根据权利要求1所述的一种低中压台面TVS芯片的PN结钝化工艺，其特征在于，所述中温氧化膜沉积温度：700±50℃，N2O与SiH4流量比为5-10；沉积时间：60±20min。
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