CN114267584A - 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 - Google Patents
一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114267584A CN114267584A CN202111582594.8A CN202111582594A CN114267584A CN 114267584 A CN114267584 A CN 114267584A CN 202111582594 A CN202111582594 A CN 202111582594A CN 114267584 A CN114267584 A CN 114267584A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- etching
- wafer
- glass
- photoresist
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 6
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- GVVPGTZRZFNKDS-JXMROGBWSA-N geranyl diphosphate Chemical compound CC(C)=CCC\C(C)=C\CO[P@](O)(=O)OP(O)(O)=O GVVPGTZRZFNKDS-JXMROGBWSA-N 0.000 abstract description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 235000011868 grain product Nutrition 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Weting (AREA)
- Dicing (AREA)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111582594.8A CN114267584A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111582594.8A CN114267584A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114267584A true CN114267584A (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=80828847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111582594.8A Withdrawn CN114267584A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114267584A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116504682A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-28 | 深圳市鲁光电子科技有限公司 | 一种碳化硅mosfet制备用蚀刻装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005065385A2 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-21 | Fairchild Semiconductor Corporation | Power semiconductor devices and methods of manufacture |
| CN106128994A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-11-16 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 沟槽刻蚀工艺方法 |
| CN108365015A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 济南兰星电子有限公司 | 半导体二极管芯片及其制作方法 |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202111582594.8A patent/CN114267584A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005065385A2 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-21 | Fairchild Semiconductor Corporation | Power semiconductor devices and methods of manufacture |
| CN106128994A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-11-16 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 沟槽刻蚀工艺方法 |
| CN108365015A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 济南兰星电子有限公司 | 半导体二极管芯片及其制作方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116504682A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-28 | 深圳市鲁光电子科技有限公司 | 一种碳化硅mosfet制备用蚀刻装置 |
| CN116504682B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-04-02 | 深圳市鲁光电子科技有限公司 | 一种碳化硅mosfet制备用蚀刻装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4841021B2 (ja) | メサ構造を持つ半導体チップの製造方法 | |
| US7397119B2 (en) | Wafer-level diamond spreader | |
| CN102024685A (zh) | 包含侧缘形状和织构的半导体晶片 | |
| CN114335190A (zh) | 一种简化制程的刀刮二极管芯片及其制作方法 | |
| CN112466986A (zh) | 一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法 | |
| CN109103242A (zh) | 一种穿通结构的可控硅芯片及其生产方法 | |
| CN114267584A (zh) | 一种适用于深沟槽蚀刻的芯片制作工艺 | |
| CN113903658A (zh) | 一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺 | |
| CN111082308A (zh) | 一种免焊料高导热半导体衬底及其制备方法 | |
| CN106409893A (zh) | 一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法 | |
| CN112259455B (zh) | 一种改善带钝化层结构的Ag面产品金属残留的方法 | |
| CN105633129A (zh) | 一种带有七层对通隔离结构的可控硅芯片及其制备方法 | |
| CN112053936B (zh) | 晶圆背面粗糙化控制方法以及功率器件制造方法 | |
| CN116759498B (zh) | 一种红光micro LED芯片及其制作方法 | |
| CN105679817B (zh) | 一种门极和阳极共面的单向可控硅芯片及其制造方法 | |
| CN118448273A (zh) | 一种金刚石基GaN器件通孔结构及其制备方法 | |
| WO2020220664A1 (zh) | 一种可并联组合的整流二极管芯片的制造工艺 | |
| CN113054037B (zh) | 一种快恢复二极管芯片及其制作方法 | |
| CN102080244B (zh) | 一种硅基介质膜的制备方法 | |
| CN103730487A (zh) | 一种提高正向耐压的可控硅台面结构及其制造工艺 | |
| CN113223960A (zh) | 一种压接式晶闸管管芯及制作方法 | |
| CN217239473U (zh) | 一种碳化硅基半导体器件 | |
| CN113066721B (zh) | 一种车用晶片的制造方法 | |
| CN117913090B (zh) | 一种高可靠性玻珠复合二极管及其制备方法 | |
| CN111952156A (zh) | 一种向硅衬底扩散铂或金的方法及快恢复二极管制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220401 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |