CN1298029C - 射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法 - Google Patents

射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法。即在通用的锌系钝化玻璃或铅系钝化玻璃组分中添加成核剂或能提高烧结时玻璃粘度的高熔点氧化物；采用电泳沉积术涂敷于硅器件表面经热成型后即形成一薄层均匀的旨在改善台面拐角处这一关键部位在内的与台面共形的钝化玻璃膜，成核剂及高熔点金属氧化物可采用TiO2或Al2O3，也可采用TiO2加Al2O3复合型添加剂。本发明其特征是在普通锌系和铅系钝化玻璃组分中按重量比添加2%到6%比例的TiO2或Al2O3，或2%-5%的TiO2和2%-5%的Al2O3复合型添加剂以改善其热成型时的性能。

Description

射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法
技术领域
本发明属于硅器件表面钝化技术领域，主要应用于硅器件的表面钝化。
背景技术
玻璃钝化技术的应用为硅器件向高耐压、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，用于硅器件的玻璃钝化技术依次由以下四项分技术组成：钝化玻璃粉的制造与玻璃涂敷液配制技术；玻璃涂敷硅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、电极系统制造及芯片切割等加工技术。
在制作射频台式硅二极管器件芯片时，为同时达到高可靠性及减少高频分布参量兼优的目的，在选用玻璃钝化技术时，除尽可能把器件设计成超小型芯片外在玻璃钝化技术上采用电泳沉积方法形成与台面结构表面共形的薄玻璃膜是一种较佳的选择，通用的电泳沉积技术可制造3～10μm的薄玻璃膜，其方法如下：
将特殊加工的超细玻璃粉与电介质溶液配制成悬浮液，在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使玻璃粉泳动附着于硅片表面。最后通过烧结而形成薄玻璃膜。但在采用传统的玻璃粉电泳沉积方法时，由于沉积的玻璃膜厚度一般不厚，加上由于热成型时玻璃流动性等因素会造成在台顶拐角这一特殊物理性状位置处玻璃保护膜比别处要薄得多，特别是在浅结(如Xj＝0.3μm～5.0μm)的情况下，更难起到良好钝化作用。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，而提供一种经改善的电泳沉积用的玻璃粉，经电泳沉积热成型后能形成与台式硅器件芯片表面共形的较完美的玻璃膜。
其技术原理与方法如下：
在传统的锌系钝化玻璃或铅系钝化玻璃中掺入2％～6％的晶核剂氧化物或高熔点氧化物，晶核剂氧化物可采用TiO2，它在玻璃热成型中能促进快速微晶化；高熔点氧化物可采用Al2O3，它可提高玻璃热成型时的粘度。以上作用均有利于玻璃热成型时在器件台面拐角处这一特殊物理性状下形成共形膜。
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电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法，该制备方方法包括采用电泳沉积技术在台式硅二极管芯片表面沉积一层均匀的玻璃粉层；烘干后将样品送入高温炉，在玻璃软化温度区预成型形成预成型玻璃钝化膜；继续将样品送入高温炉的玻璃热成型温度区进行快速微晶化热成型；降温退火；其特征是在钝化玻璃原组分中按重量比添加入2％～6％ TiO2或Al2O3。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
在钝化玻璃原组分中按重量比加入2％-5％ TiO2和2％-5％ Al2O3。
在钝化玻璃原组分中按重量比加入3％ TiO2和3％ Al2O3。
通过以上措施可以制备3～10μm均匀的与器件台面表面完全共形的玻璃钝化膜。
本发明的优点：
本发明可解决射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜的制备问题。用此方法所完成的玻璃钝化膜给出了较佳的最终效果：台面顶、台面拐角处、台侧及台底玻璃膜均能达到均匀共形的厚度，它对于制造图形精度要求高，分布参量要求低的浅结微波、毫米波台式硅二极管芯片尤其适用。
附图说明
图1是微波、毫米波台式硅二极管管芯光台面示意图。
图2是微波、毫米波台式硅二极管管芯电泳沉积玻璃钝化示意图。
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.在原锌系钝化玻璃组分中加入晶核剂。
器件名称：PIN电调衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ90～100μm
          台面高度H：120μm
          相邻管芯间距：400μm
          P+N-结深：5μm
          N-层厚度：70～80μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原锌系钝化玻璃微组分中加入5％ TiO2，制成新的钝化玻璃微粉。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
实施例2.在原铅系钝化玻璃组分中加入高熔点氧化物。
器件名称：PIN开关衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ60～65μm
          台面高度H：80μm
          相邻管芯间距：300μm
          P+N-结深：2.5μm
          N-层厚度：30μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原铅系钝化玻璃组分中加入5％ Al2O3，制成新的钝化玻璃微粉。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(850±5)℃区热成型30分钟。
7.降温退火。
实施例3.在原锌系钝化玻璃组分中加入高熔点氧化物。
器件名称：PIN电调衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ90～Φ100μm
          台面高度H：120μm
          相邻管芯间距：400μm
          P+N-结深：5μm
          N-层厚度：70～80μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原锌系钝化玻璃组分中加入3％ Al2O3，制成新的钝化玻璃微粉。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
实施例4.在原铅系钝化玻璃组分中加入晶核剂。
器件名称：PIN开关衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ60～Φ65μm
          台面高度H：80μm
          相邻管芯间距：300μm
          P+N-结深：2.5μm
          N-层厚度：30μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原铅系钝化玻璃组分中加入3％ TiO2，制成新的钝化玻璃微粉。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(850±5)℃区热成型30分钟。
7.降温退火。
实施例5.在原锌系钝化玻璃组分中加入晶核剂和高熔点氧化物。
器件名称：PIN电调衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ90～Φ100μm
          台面高度H：120μm
          相邻管芯间距：400μm
          P+N-结深：5μm
          N-层厚度：70μm～80μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原锌系钝化玻璃组分中加入3％ TiO2和3％ Al2O3，制成新的钝化玻璃微粉。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
实施例6.在原铅系钝化玻璃组分中加入晶核剂和高熔点氧化物。
器件名称：PIN开关衰减二极管。
芯片尺寸：台面直径：Φ60～Φ65μm
          台面高度H：80μm
          相邻管芯间距：300μm
          P+N-结深：2.5μm
          N-层厚度：30μm
          N+N-结深：120μm
工艺步骤：
1.在原铅系钝化玻璃组分中加入2％ TiO2和5％ Al2O3。
2.将上述玻璃微粉与电介质、电解质按一定比例配制成电泳液。
3.加一定的直流电场使带电的玻粉泳动附着于硅器件表面。
4.在红外灯下烘干形成预沉积的玻璃粉层。
5.将硅器件送入高温炉该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区预成型30分钟，形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅器件送入高温炉玻璃成型温度(850±5)℃区热成型30分钟。
7.降温退火。

Claims (2)

1、一种射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法，该制备方法包括采用电泳沉积技术在台式硅二极管芯片表面沉积一层均匀的玻璃粉层；烘干后将样品送入高温炉，在玻璃软化温度区预成型形成预成型玻璃钝化膜；继续将样品送入高温炉的玻璃热成型温度区进行快速微晶化热成型；降温退火；其特征是在钝化玻璃原组分中按重量比添加入2％-5％TiO2和2％-5％Al2O3。
2、根据权利要求1所述射频台式硅二极管电泳沉积玻璃钝化共形膜制备方法，其特征是在钝化玻璃原组分中按重量比加入3％TiO2和3％Al2O3。
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