CN1183582C - 射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，即将玻粉涂敷，预沉积，预成型，充分组合起来形成一个完整的操作循环并重复进行，以达到自动补偿，控制均匀和厚度差的目的。该制备方法其工艺步骤如下：a.将配制好的玻璃浆液均匀的涂敷于射频台式硅二极管表面；b.用刮刀沿台面顶刮除玻璃浆液；c.烘干，形成沿台面起伏的预沉积玻璃粉层；d.将样品送入高温炉，在玻璃软化温度下预成型形成预成型玻璃钝化膜；e.重复以上步骤至少一次，最后一次将样品送入高温炉在玻璃成型区温度下进行最终热成型处理。

Description

射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法

技术领域

本发明属于硅器件表面钝化技术领域，主要应用于射频台式硅二极管的表面钝化。

背景技术

传统的射频硅二极管多采用SiO₂或SiO₂-Si₃N₄双重介质膜作器件的表面钝化保护，以保证器件能稳定可靠地工作，但对于高压、功率、台式器件而言，采用玻璃膜作器件表面钝化保护则更为合适，这是因为钝化用的玻璃膜是在SiO₂膜的基本结构—硅氧四面体的网络结构中添加了填隙式的固定离子，导致其微观结构更加致密，能更好地抵御外界离子性的沾污，同时由于它在玻璃—硅界面硅侧能形成带负电的中心，能有效地阻滞硅表面可动离子(如Na⁺)的电徙动，又由于它能制成厚膜，故具有较强的防潮及抗机械损伤的性能，因此在目前，对可靠性要求更高的射频硅二极管，或为减少高频分布参量不能使用管壳封装的微波高端器件芯片均倾向于使用玻璃钝化技术制造。

玻璃钝化技术的应用为射频硅二极管向高耐压、大功率、高可靠或高频无封装器件芯片的发展提供了重要的支撑技术，用于硅二极管的玻璃钝化技术可由以下四项技术组成：钝化玻璃粉的制造与配制技术；玻璃粉在器件表面的涂敷或沉积技术；烧结热成型及退火技术；玻璃膜的光刻、切割等加工技术。在以上的诸项技术中，玻粉在器件表面的涂敷或沉积是其中的一项关键技术，对于高台面浅结器件而言尤其显得重要。

现有使用的玻璃钝化涂敷技术主要是：

1.电泳法，它是将经特殊加工的超细玻璃粉与电介质溶液配制成悬浮液，其中添加电解质使玻璃颗粒表面带电(带正电荷或负电荷)。然后在直流电场的作用下泳动附着于硅片表面。该方法的优点是精度高，可适用于浅结(如X_j＝0.5μm～5.0μm)器件，缺点是对于玻璃颗粒度及均匀性要求较高，对电泳液的洁净度(指离子性沾污)较敏感，工作效率低，重复性不好，难于形成共形膜，特别在高台面的场合，热成型后台顶拐角处的玻璃层较薄，难于起到对浅结很好地纯化作用。

2.刮涂法，它是将玻璃粉与粘合剂配成一定浓度的粘稠液，使用时均匀涂布于硅样品表面然后用刮刀将台面顶玻璃刮干擦净，保留台侧及台底玻璃，该方法的优点是工艺操作简单，重复性好，效率高，缺点是玻粉烧结热成型后由于收缩，台顶拐角处不受保护，此法仅适用于深结器件(如结深X_j＝15μm～25μm)。

在本发明之前，国外在制造射频台式高压大功率硅二极管中采用了先SiO₂钝化保护，而后再加刮涂法玻璃钝化的办法以解决高台面台顶拐角处P⁺N^-结的保护问题，但此办法不仅需要两种不同的钝化工艺，显得复杂，而且台面拐角处由于玻粉烧结热成型后收缩，有的地方往往只有SiO₂在起纯化作用，因为玻璃已收缩到浅结的下方。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种台式硅二极管玻璃钝化制备方法，即将玻粉涂敷，预沉积，预成型，充分组合起来形成一个完整的操作循环并重复进行，以达到多次补偿、控制均匀和厚度差的目的。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，其特征在于：

a.将配制好的玻璃浆液均匀的涂敷于射频台式硅二极管表面；

b.用刮刀沿台面顶刮除玻璃浆液；

c.烘干，形成沿台面起伏的预沉积玻璃粉层；

d.将样品送入高温炉，在玻璃软化温度下预成型形成预成型玻璃钝化膜；

e.重复以上步骤至少一次，最后一次将样品送入高温炉在玻璃成型区温度下进行最终热成型处理。

本发明的优点：

本发明可解决高台面、浅结射频硅器件的玻璃钝化问题，用此方法所完成的玻璃钝化膜复盖状态给出了较佳的最终效果：台面顶、台面拐角处，台侧及台底均能达到完整的保护，台面顶玻璃层达10μm～15μm的均匀厚度；台面拐角处的玻璃层基本保持与台面顶玻璃层共形的厚度；台底玻璃层较厚，减少了台顶、台底玻璃高度差并使台侧玻璃形成较缓变的坡度。

由于采用刮涂预沉积—预成型的组合工艺，并重复循环，使台面顶及台顶拐角处的玻璃由于每次的补偿控制了均匀性，形成10μm～15μm的共形膜。台面底的玻璃由于每次都得到比较多的补充，上升速度较快，这样相应减少了台顶、台底玻璃高度差，相应也使台侧玻璃坡度变缓。

本方法具有操作方便，效率高，重复性、均匀性、一致性好的优点。

附图说明

图1是射频高台面、浅结硅二极管管芯光台面示意图；

图2是射频高台面、浅结硅二极管管芯玻璃钝化示意图。

图1中  1是P⁺区  2是N⁺区  3是N^-区

图2中  4是台顶玻璃层  5是台底玻璃层  6是台顶拐角处玻璃层  7是台侧玻璃层

具体实施方式

实施例1：PIN开关二极管

芯片尺寸    台面直径Φ               135μm～150μm

            台面高度H        35μm～40μm

            相邻管芯间距D    330μm

            P⁺N^-结深      1.0μm～2.0μm

            N^-层厚度       15μm～20μm

            N⁺N^-结深      100μm～120μm

工艺步骤：

1.将腐蚀好台面的圆片进行严格的化学清洗烘干。

2.用滴管将配制好的玻璃浆液均匀地涂敷于硅片表面。

3.用刮刀沿台面顶刮除玻璃浆液。

4.在红外灯下烘干形成沿台面起伏的预沉积玻璃粉层。

5.将硅片送入高温炉，在除气温度区550℃-580℃下除气10分钟，再进入该玻璃的软化区700℃-800℃，预成型10分钟，形成预成型的玻璃钝化膜；样品退出时，在玻璃的软化区停留10分钟，然后再在炉口滞留10分钟。

6.重复以上步骤一次，最后一次将样品送入高温炉玻璃成型区845℃-855℃下热成型30分钟。

7.关炉降温退火。

实施例2：PIN衰减二极管

芯片尺寸    台面直径Φ               85μm～95μm

            台面高度H        40μm～50μm

            相邻管芯间距D    330μm

            P⁺N^-结深      2.8μm～3.2μm

            N^-层厚度       15μm～20μm

            N⁺N^-结深      100μm～120μm

工艺步骤：

1.将腐蚀好台面的圆片进行严格的化学清洗并烘干。

2.用滴管将配制好的玻璃浆液均匀地涂复于硅片表面。

3.用刮刀沿台面顶刮除玻璃浆液。

4.在红外灯下烘干形成沿台面起伏的预沉积玻璃粉层。

5.将硅片送入高温炉，在除气温度区550℃-580℃下除气10分钟，再进入该玻璃的软化区700℃-800℃，预成型15分钟，形成预成型的玻璃钝化膜；样品退出时，在玻璃的软化区停留10分钟，然后再在炉口滞留10分钟。

6.重复以上步骤二次，最后一次将样品送入高温炉玻璃成型区845℃-855℃下热成型30分钟。

7.关炉降温退火。

Claims (4)

1.一种射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，其特征在于：

a.将配制好的玻璃浆液均匀的涂敷于射频台式硅二极管表面；

b.用刮刀沿台面顶刮除玻璃浆液；

c.烘干，形成沿台面起伏的预沉积玻璃粉层；

d.将样品送入高温炉，在玻璃软化温度下预成型形成预成型玻璃钝化膜；

e.重复以上步骤至少一次，最后一次将样品送入高温炉在玻璃成型区温度下进行最终热成型处理。

2.根据权利要求1所述的射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，其特征在于：样品送入高温炉后，先在除气温度区550℃-580℃下除气10分钟，然后再进入该玻璃的软化区预成型。

3.根据权利要求1所述的射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，其特征在于：样品退出时，在玻璃的软化区停留10分钟，然后再在炉口滞留10分钟。

4.根据权利要求1所述的射频台式硅二极管玻璃钝化制备方法，其特征在于：玻璃成型区温度为845℃-855℃。

Images