CN114267584A - 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺。涉及一种半导体功率器件芯片加工领域，尤其涉及一种深沟槽蚀刻GPP芯片的沟槽湿法腐蚀工艺。包括以下步骤：1）扩散：在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+‑N‑N+结构；2）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；3）沟槽蚀刻：3.1）采用KOH腐蚀液对暴露出来的硅进行湿法腐蚀；3.2）采用混酸对蚀刻道硅进行二次腐蚀；4）玻璃钝化；5）LTO：采用LPCVD在晶片表面沉积一层LTO膜；6）选择性光刻：通过光刻的方法将晶粒台面氧化膜去除；7）金属化：通过化学镀或蒸镀的方法，在晶片表面形成电极；完成。本发明减少作业时间，提升设备产能。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体功率器件芯片加工领域，尤其涉及一种深沟槽蚀刻GPP芯片的沟槽湿法腐蚀工艺。
背景技术
目前，采用Si(100)衬底的台面半导体功率器件芯片由于结深较深的特点，制作时为了能将PN结暴露出来，通常采用混合酸对光刻后蚀刻道处暴露出来的硅进行湿法腐蚀的方式实现。由于硅材料在酸性溶液中具有各向同性腐蚀的特性，深蚀刻时由于腐蚀时间较长，在蚀刻深度（纵向蚀刻）达到设计要求时，会发生与该深度相同程度的横向的蚀刻(即蚀刻宽度)，使晶粒台面剩余的有效面积减小，降低产品的正、反向能力及可靠性，尤其体现在小晶粒产品上。
国家知识产权局于2019.10.25授权公告的公告号为CN106876262B，名称为“一种制作高效玻璃钝化芯片工艺”，其在生产加工中使用刀片切割+酸腐的方法，这种加工存在以下缺点：
①刀片切割原理是刀片中的钻石颗粒与硅片通过撞击的方式将硅去除的，此种方法操作时的机械力直接作用在晶圆表面，在晶圆内部产生的应力损伤较大，在后续生产过程中易破片，而且影响产品可靠性能；②刀片切割需采用单片作业方式，产能很低，对于小尺寸产品生产时，需要消耗大量刀片切割机匹配生产，投资较大；③刀片切割后开槽处硅表面损伤层较大，影响湿法腐蚀沟槽的一致性。
湿法刻蚀工艺是半导体制造过程中非常重要的工艺之一，在半导体市场竞争越演越烈的今天，拥有一流的半导体制造技术，保证产品质量是每个半导体分立器件制造厂必备的利器，因此为了保证半导体分立器件的各项能力及可靠性，研究一种高可靠性的功率器件产品的制作工艺具有很重要的意义。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种方便加工，保证产品质量的适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺。
本发明的技术方案为：包括以下步骤：
1）扩散：在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
2）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；
3）沟槽蚀刻：
3.1）采用KOH腐蚀液对暴露出来的硅进行湿法腐蚀；
3.2）采用混酸对蚀刻道硅进行二次腐蚀；
4）玻璃钝化；
5）LTO：采用LPCVD在晶片表面沉积一层LTO膜；
6）选择性光刻：通过光刻的方法将晶粒台面氧化膜去除；
7）金属化：通过化学镀或蒸镀的方法，在晶片表面形成电极；完成。
步骤3.1）中，KOH腐蚀液的温度：60-90℃，腐蚀时间：7-20min。
步骤3.2）中，混酸的温度：-6℃~5℃，腐蚀时间：150-300S。
步骤4）包括以下步骤：
4.1）旋涂光阻玻璃；采用旋涂的方式将光阻玻璃涂在晶片表面；
4.2）选择性光刻：通过选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部玻璃粉去除，沟槽内PN结处光阻玻璃保留；
4.3）烧结及玻璃熔融；在高温炉中对玻璃粉进行熔融，将沟槽内部的光阻玻璃转换成玻璃以保护PN结，玻璃熔融温度为640-830℃，时间为15-20min。
所述混酸包括氢氟酸、硝酸、冰醋酸，其比例为0.5-1:0.5-1:1.5-2。
本发明在工作中，提供了一种保证蚀刻深度的同时减小蚀刻宽度的分步蚀刻方法，这样，既能增加芯片台面可用面积，降低芯片生产应力，提升产品抗浪涌能力及可靠性；又能减少作业时间，提升设备产能。
附图说明
图1是步骤1）的结构示意图，
图2是步骤3）的结构示意图，
图3是步骤3.1）的结构示意图，
图4是步骤3.2）的结构示意图，
图5是步骤4）的结构示意图，
图6是步骤5）的结构示意图，
图7是步骤6）的结构示意图，
图8是步骤7）的结构示意图。
具体实施方式
本发明如图1-8所示，包括以下步骤：
1）扩散：在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
2）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；
3）沟槽蚀刻：通过分步湿法腐蚀的方式，对晶粒表面暴露出来的Si区域进行蚀刻，既降低了芯片生产过程中产生的应力问题，又在保证蚀刻深度的情况下，使晶粒台面保留足够大的焊接面积，提升产品抗浪涌能力及可靠性。
3.1）采用KOH腐蚀液对暴露出来的硅进行湿法腐蚀，根据不同产品扩散结构进行腐蚀深度条件选择，一般腐蚀液温度：60-90℃，腐蚀时间：7-20min，腐蚀深度：一般为15-40um；
3.2）采用混酸对蚀刻道硅进行二次腐蚀，根据不同产品实际深宽度设计，计算剩余需去除硅结构的深宽比，根据实际深宽比需求进行作业条件选取：一般腐蚀液温度：-6℃~5℃，腐蚀时间：150-300S；
所述混酸包括氢氟酸、硝酸、冰醋酸，其比例为0.5-1:0.5-1:1.5-2。
不同腐蚀液所用温度不同，酸液采用温度较低的酸，碱液温度都很高，保证加工可靠性。
4）玻璃钝化：
4.1）旋涂光阻玻璃；采用旋涂的方式将光阻玻璃涂在晶片表面；
4.2）选择性光刻：通过选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部玻璃粉去除，沟槽内PN结处光阻玻璃保留；
4.3）烧结及玻璃熔融；在高温炉中对玻璃粉进行熔融，将沟槽内部的光阻玻璃转换成玻璃以保护PN结，玻璃熔融温度为640-830℃，时间为15-20min；
5）LTO：采用LPCVD在晶片表面沉积一层LTO膜，用以保护玻璃；
6）选择性光刻：通过光刻的方法将晶粒台面氧化膜去除，为后续金属化做准备；
7）金属化：通过化学镀或蒸镀的方法，在晶片表面形成电极，完成。
本发明中的沟槽分步湿法腐蚀工艺，在光刻后沟槽蚀刻时，先通过碱液对晶片待蚀刻区域（硅表面）进行一定深度的各向异性腐蚀，然后通过特定比例及温度的混酸对蚀刻区域进行各向同性腐蚀，提供了产品加工质量和可靠性。
本发明在生产加工中，湿法腐蚀设备可同时生产50片晶圆，产能较充足，而且不会产生机械应力，保证产品品质。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）扩散：在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
2）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；
3）沟槽蚀刻：
3.1）采用KOH腐蚀液对暴露出来的硅进行湿法腐蚀；
3.2）采用混酸对蚀刻道硅进行二次腐蚀；
4）玻璃钝化；
5）LTO：采用LPCVD在晶片表面沉积一层LTO膜；
6）选择性光刻：通过光刻的方法将晶粒台面氧化膜去除；
7）金属化：通过化学镀或蒸镀的方法，在晶片表面形成电极；完成。
2.根据权利要求1所述的一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺，其特征在于，步骤3.1）中，KOH腐蚀液的温度：60-90℃，腐蚀时间：7-20min。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺，其特征在于，步骤3.2）中，混酸的温度：-6℃~5℃，腐蚀时间：150-300S。
4.根据权利要求1所述的一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺，其特征在于，步骤4）包括以下步骤：
4.1）旋涂光阻玻璃；采用旋涂的方式将光阻玻璃涂在晶片表面；
4.2）选择性光刻：通过选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部玻璃粉去除，沟槽内PN结处光阻玻璃保留；
4.3）烧结及玻璃熔融；在高温炉中对玻璃粉进行熔融，将沟槽内部的光阻玻璃转换成玻璃以保护PN结，玻璃熔融温度为640-830℃，时间为15-20min。
5.根据权利要求1所述的一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺，其特征在于，所述混酸包括氢氟酸、硝酸、冰醋酸，其比例为0.5-1:0.5-1:1.5-2。
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