CN116435178A - 一种降低半导体器件反向漏电流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低半导体器件反向漏电流的方法，涉及半导体技术领域。降低半导体器件反向漏电流的方法包括原片清洗、扩散、吹砂、清洗、光刻、台面腐蚀、清洗、钝化、金属化、电性测试、划片，本发明在镍烧结时通入氢气和氮气，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，本发明方法能使器件表面漏电流降低30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体为一种降低半导体器件反向漏电流的方法。
背景技术
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
本发明目的在于针对目前存在的现状，为解决上述问题，本发明提供一种降低半导体器件反向漏电流的方法，使用此方法能使器件表面漏电流降低30％以上。
一种降低半导体器件反向漏电流的方法，包括以下步骤：
S1、原片清洗：用酸洗或碱洗方式将硅片表面清洗干净；
S2、扩散：在硅片上掺杂P型和N型杂质已形成PN结；
S3、吹砂：将扩散后硅片表面的氧化层和杂质用金刚砂去除；
S4、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；
S5、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；
S6、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；
S7、清洗：使用酸洗和碱洗相结合，将硅片表面清洗干净；
S8、钝化：使用绝缘层将暴露的PN结钝化保护，形成PN结钝化材料；
S9、一次镀镍：使用化学镀或者电镀法在硅片表面镀上一层镍；
镍烧结：将镀有镍的硅片放入炉管中烧结，烧结时通入氮气作为保护气体，流量在3-80升/分钟；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；
二次镀镍/镀金：将烧结后的硅片放在硝酸中浸泡，将表面氧化镍去除后清洗干净，实施第二次镀镍，再镀金；
S10、电性测试：按照设计电性对芯片进行测试，按照电性设计要求将电性失效的芯片做上标记；
S11、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；
S12、低反向漏电流器件制作完毕。
优选的，步骤S8中，绝缘层使用玻璃。
优选的，步骤S9中，将镀有镍的硅片放入500-700℃的炉管中烧结30-200分钟。
优选的，步骤S9中，烧结后的硅片放在70℃以上的硝酸中浸泡1-10分钟。
本发明的有益效果：
本发明的核心工序，主要是在镍烧结时通入氢气和氮气，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；本发明方法能使器件表面漏电流降低30％以上。
附图说明
图1为未通氢气烧结的芯片示意图；
图2为通氢气烧结后的芯片示意图。
图中：(1)带电杂质离子，(2)PN结钝化材料，(3)硅片，(4)电中性杂质原子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图表，对本发明的技术方案进行进一步详细的描述，但本发明并不局限于下述实施例。基于本发明中的实施例，在本领域中的普通技术人员没有做出创造性劳动的前提下所取得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
一种降低半导体器件反向漏电流的方法，包括以下步骤：
S1、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；
S2、扩散：在硅片上掺杂P型和N型杂质已形成PN结；
S3、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；
S4、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杂质清洗干净，便于后续光刻胶粘附更牢固；
S5、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；
S6、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；
S7、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；
S8、钝化：使用绝缘层将暴露的PN结钝化保护，形成PN结钝化材料2，避免器件被沾污；
S9、一次镀镍：使用化学镀或者电镀法在硅片表面镀上一层镍；
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；
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；
S10、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；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；
S11、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；
S12、低反向漏电流器件制作完毕。
步骤S8中，绝缘层使用玻璃。
步骤S9中金属化是本发明的核心工序，主要是在镍烧结时通入氢气和氮气(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。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原片清洗：用酸洗或碱洗方式将硅片(3)表面清洗干净；
S2、扩散：在硅片(3)上掺杂P型和N型杂质已形成PN结；
S3、吹砂：将扩散后硅片(3)表面的氧化层和杂质用金刚砂去除；
S4、清洗：用酸洗或碱洗方式将硅片(3)表面的金刚砂和杂质清洗干净；
S5、光刻：在硅片(3)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(3)表面；
S6、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；
S7、清洗：使用酸洗和碱洗相结合，将硅片(3)表面清洗干净；
S8、钝化：使用绝缘层将暴露的PN结钝化保护，形成PN结钝化材料(2)；
S9、一次镀镍：使用化学镀或者电镀法在硅片(3)表面镀上一层镍；
镍烧结：将镀有镍的硅片(3)放入炉管中烧结，烧结时通入氮气作为保护气体，流量在3-80升/分钟；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；
二次镀镍/镀金：将烧结后的硅片(3)放在硝酸中浸泡，将表面氧化镍去除后清洗干净，实施第二次镀镍，再镀金；
S10、电性测试：按照设计电性对芯片进行测试，按照电性设计要求将电性失效的芯片做上标记；
S11、划片：将制作在硅片(3)上的芯片按设计尺寸划开，分离成单个的半导体器件；
S12、低反向漏电流器件制作完毕。
2.根据权利要求1所述的降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，步骤S8中，绝缘层使用玻璃。
3.根据权利要求1所述的降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，步骤S9中，将镀有镍的硅片(3)放入500-700℃的炉管中烧结30-200分钟。
4.根据权利要求1所述的降低半导体器件反向漏电流的方法，其特征在于，步骤S9中，烧结后的硅片(3)放在70℃以上的硝酸中浸泡1-10分钟。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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