CN205752146U - 半导体芯片的钝化膜结构及电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种半导体芯片的钝化膜结构及电路板，其中，在该结构中，芯片的正面、背面和侧面分别设有钝化膜，钝化膜包括第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层，其中，第一钝化层分别设置在芯片的正面、背面和侧面，第二钝化层和第三钝化层依次设置在第一钝化层上。本实用新型提供的半导体芯片的钝化膜结构，第一钝化层设在芯片的正面、背面和侧面，在第一钝化层上一次设置第二钝化层和第三钝化层，第二钝化层位于第一钝化层和第三钝化层之间，多层的设置，使芯片的各个面的钝化效果更好，避免了芯片与外界氛围的直接接触和杂质原子对芯片的吸附，有利于阻挡外部应力对芯片的损伤，进而减小芯片各个面的漏电现象，提高了芯片的可靠性。

Description

半导体芯片的钝化膜结构及电路板

技术领域

本实用新型涉及芯片制造及钝化处理技术领域，尤其是涉及一种半导体芯片的钝化膜结构及具有该结构的电路板。

背景技术

集成电路的表面钝化可以减少氧化层中的各种电荷，增强器件对离子玷污的阻挡能力，保护电路及内部互连线免受机械和化学损伤。由于各层材料的杨氏模量和热膨胀系数的差异，在集成电路制备过程中，如沉淀、抛光、溅射和光刻等，由于相应的温度变化都会使薄膜内部的应力发生变化，从而形成空洞、裂纹或脱落，引起集成电路结构的形变及互连导线短路或开路，造成器件失效。

对芯片进行钝化处理，可以避免芯片与外界氛围的直接接触和避免杂质原子对芯片的吸附，有利于缓解外部应力对芯片的损伤，从而减少芯片侧壁表面漏电流，有效提高芯片的可靠性。

目前，公知的半导体硅器件领域隔离钝化技术主要有二氧化硅、半绝缘多晶硅、磷硅玻璃等技术。以上钝化膜层的主体均是单层的氧化硅结构，区别在于其含氧量的多少以及是否存在其它参杂。理论上讲，二氧化硅由于具有与硅晶体相近的应力而能够保证节界面处的稳定，故被认为是理想的钝化材料。但另一方面，二氧化硅较差的防粒子穿通能力、对辐射敏感、以及纯净的二氧化硅膜极难于生成限制了该膜的应用。其它的膜由于大多需要用淀积、旋涂等方式生成，成膜疏松并且应力与硅相差较大，这就使得其阻挡杂质扩散能力差，并且在退火后在界面处缺陷密度高，从而使节界面处带电粒子及陷阱电荷多，导致钝化后器件特性曲线出现软击穿、漏电大等现象，并影响到后期使用中可靠性问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题至少之一，本实用新型的一个目的在于提供一种提高钝化效果，减少漏电现象，且抗腐蚀的半导体芯片的钝化膜结构。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述半导体芯片的钝化模结构的电路板。

本实用新型第一方面的实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构，芯片的正面、背面和侧面分别设置有钝化膜，所述钝化膜包括第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层，其中，所述第一钝化层分别设置在所述芯片的正面、背面和侧面，所述第二钝化层和所述第三钝化层依次设置在所述第一钝化层上。

在上述技术方案中，进一步的，所述第一钝化层的厚度为1000至2000埃。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二钝化层的厚度为500至1000埃。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第三钝化层的厚度为2000至5000埃。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第一钝化层为二氧化硅层。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二钝化层为三氧化二铝层。

三氧化二铝层抗辐射能力强，对钠离子有良好的阻挡作用，提高了产品的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第三钝化层为氮化硅层。

氮化硅层是惰性介质，介质特性优于二氧化硅层，抗钠能力强，热稳定性好，能明显提高器件的可靠性和稳定性。最常用的氮化硅生长法，是低压化学汽相淀积法和等离子增强的化学汽相淀积法。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二钝化层为磷硅玻璃层。

磷硅玻璃层简称PSG层。PSG是二氧化硅同五氧化二磷的混合物，它可以用低温沉积的方法覆盖于二氧化硅上面，也可在高温下对热生长的二氧化硅通磷蒸汽处理而获得。形成有硅和氧离子构成的多元环三维网络，同五氧化二磷合金形成磷硅玻璃后,加入到硅的网络中，没有桥连的氧离子可以同每一个磷离子相关。因此，玻璃中每一个五氧化二磷，分子将形成两种不同极性的磷中心。由于存在这种带负电的没有桥连的氧离子，因此提供了可动杂质离子的陷阱，这就是稳定作用的原因所在。与二氧化硅钝化工艺相比，该工艺的优点是：生长温度低(300～4000℃)，针孔密度小，比硅和铝的粘附性好，硬度高，膜内应力小，特别是PSG能明显地削弱钠等可动正离子对半导体表面性质的影响。对可动钠离子具有提取固定和阻挡作用。同时，正负电荷间的静电引力作用，大大降低了钠离子的迁移率，在一定程度上阻挡了钠离子的再侵入，避免出现软击穿、漏电大的现象，提高了产品的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第三钝化层为聚酰亚胺层。

聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能，进而提高了产品的可靠性。

本实用新型提供的半导体芯片的钝化膜结构，芯片的正面、背面和侧面都设有氧化膜，且钝化膜具有三层，第一钝化层设在芯片的正面、背面和侧面，在第一钝化层上一次设置第二钝化层和第三钝化层，第二钝化层位于第一钝化层和第三钝化层之间，多层的设置，使芯片的各个面的钝化效果更好，进一步的避免了芯片与外界氛围的直接接触和杂质原子对芯片的吸附，有利于阻挡外部应力对芯片的损伤，进而减小芯片各个面的漏电现象，提高了芯片的可靠性和稳定性。

本实用新型第二方面的实施例提供的电路板，包括半导体芯片，所述半导体芯片上设置有上述技术方案中任一项所述的半导体芯片的钝化膜结构。

本实用新型第二方面的实施例提供的电路板具有第一方面实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构，因此，具有第一方面的实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构的全部有益效果，在此就不一一叙述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图。

附图标记：

1-芯片； 2-钝化膜； 21-第一钝化层；

22-第二钝化层； 23-第三钝化层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，本实用新型第一方面的实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构，芯片1的正面、背面和侧面分别设置有钝化膜2，所述钝化膜2包括第一钝化层21、第二钝化层22和第三钝化层23，其中，所述第一钝化层21分别设置在所述芯片1的正面、背面和侧面，所述第二钝化层22和所述第三钝化层23依次设置在所述第一钝化层21上。

本实用新型提供的半导体芯片1的钝化膜2结构，芯片1的正面、背面和侧面都设有氧化膜，且钝化膜2具有三层，第一钝化层21设在芯片1的正面、背面和侧面，在第一钝化层21上一次设置第二钝化层22和第三钝化层23，第二钝化层22位于第一钝化层21和第三钝化层23之间，多层的设置，使芯片1的各个面的钝化效果更好，进一步的避免了芯片1与外界氛围的直接接触和杂质原子对芯片1的吸附，有利于阻挡外部应力对芯片1的损伤，进而减小芯片1各个面的漏电现象，提高了芯片1的可靠性和稳定性。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第一钝化层21的厚度为1000至2000埃。

在该技术方案中，第一钝化层21的厚度不小于1000埃，避免了第一钝化层21太薄而起不到钝化的作用，第一钝化层21的厚度不大于2000埃，避免了第一钝化层21太厚导致致密性差的情况，提高了产品的可靠性。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第二钝化层22的厚度为500至1000埃。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第三钝化层23的厚度为2000至5000埃。

在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第一钝化层21为二氧化硅层。

二氧化硅层的制备方法多种多样，如热氧化、热分解淀积、溅射、真空蒸发、阳极氧化、外延淀积等等，不同方法制备的二氧化硅有不同的特点，其具体用途也有所差别，因此，二氧化硅层可以适应各种产品的初步钝化，提高了产品的多样化功能。

在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第二钝化层22为三氧化二铝层。

三氧化二铝层抗辐射能力强，对钠离子有良好的阻挡作用，提高了产品的可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第三钝化层23为氮化硅层。

氮化硅层是惰性介质，介质特性优于二氧化硅层，抗钠能力强，热稳定性好，能明显提高器件的可靠性和稳定性。最常用的氮化硅生长法，是低压化学汽相淀积法和等离子增强的化学汽相淀积法。

在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第二钝化层22为磷硅玻璃层。

磷硅玻璃层简称PSG层。PSG是二氧化硅同五氧化二磷的混合物，它可以用低温沉积的方法覆盖于二氧化硅上面，也可在高温下对热生长的二氧化硅通磷蒸汽处理而获得。形成有硅和氧离子构成的多元环三维网络，同五氧化二磷合金形成磷硅玻璃后,加入到硅的网络中，没有桥连的氧离子可以同每一个磷离子相关。因此，玻璃中每一个五氧化二磷，分子将形成两种不同极性的磷中心。由于存在这种带负电的没有桥连的氧离子，因此提供了可动杂质离子的陷阱，这就是稳定作用的原因所在。与二氧化硅钝化工艺相比，该工艺的优点是：生长温度低(300～4000℃)，针孔密度小，比硅和铝的粘附性好，硬度高，膜内应力小，特别是PSG能明显地削弱钠等可动正离子对半导体表面性质的影响。对可动钠离子具有提取固定和阻挡作用。同时，正负电荷间的静电引力作用，大大降低了钠离子的迁移率，在一定程度上阻挡了钠离子的再侵入，避免出现软击穿、漏电大的现象，提高了产品的可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，进一步的，所述第三钝化层23为聚酰亚胺层。

聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能，进而提高了产品的可靠性。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，芯片1的正面、背面和侧面分别设置有钝化膜2，所述钝化膜2包括第一钝化层21、第二钝化层22和第三钝化层23，其中，所述第一钝化层21分别设置在所述芯片1的正面、背面和侧面，所述第二钝化层22和所述第三钝化层23依次设置在所述第一钝化层21上。所述第一钝化层21为二氧化硅层，二氧化硅层的厚度为1000埃，所述第二钝化层22为三氧化二铝层，三氧化二铝的厚度为500埃，所述第三钝化层23为氮化硅层，氮化硅层的厚度为5000埃。

图1为本实用新型实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构示意图；如图1所示，在本实用新型的另一个具体实施例中，芯片1的正面、背面和侧面分别设置有钝化膜2，所述钝化膜2包括第一钝化层21、第二钝化层22和第三钝化层23，其中，所述第一钝化层21分别设置在所述芯片1的正面、背面和侧面，所述第二钝化层22和所述第三钝化层23依次设置在所述第一钝化层21上。所述第一钝化层21为二氧化硅层，二氧化硅层的厚度为2000埃，所述第二钝化层22为磷硅玻璃层，所述磷硅玻璃层的厚度为1000埃，所述第三钝化层23为聚酰亚胺层，聚酰亚胺层的厚度为2000埃。

当然，对于本领域的技术人员来说，每层钝化层还可以选择其它的厚度。

本实用新型第二方面的实施例提供的电路板，包括半导体芯片，所述半导体芯片上设置有上述技术方案中任一项所述的半导体芯片的钝化膜结构。

本实用新型第二方面的实施例提供的电路板具有第一方面实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构，因此，具有第一方面的实施例提供的半导体芯片的钝化膜结构的全部有益效果，在此就不一一叙述。

综上所述，本实用新型提供的半导体芯片的钝化膜结构，芯片的正面、背面和侧面都设有氧化膜，且钝化膜具有三层，第一钝化层设在芯片的正面、背面和侧面，在第一钝化层上一次设置第二钝化层和第三钝化层，第二钝化层位于第一钝化层和第三钝化层之间，多层的设置，使芯片的各个面的钝化效果更好，进一步的避免了芯片与外界氛围的直接接触和杂质原子对芯片的吸附，有利于阻挡外部应力对芯片的损伤，进而减小芯片各个面的漏电现象，提高了芯片的可靠性和稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，芯片的正面、背面和侧面分别设置有钝化膜，所述钝化膜包括第一钝化层、第二钝化层和第三钝化层，其中，所述第一钝化层分别设置在所述芯片的正面、背面和侧面，所述第二钝化层和所述第三钝化层依次设置在所述第一钝化层上。

2.根据权利要求1所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第一钝化层的厚度为1000至2000埃。

3.根据权利要求1所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第二钝化层的厚度为500至1000埃。

4.根据权利要求1所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第三钝化层的厚度为2000至5000埃。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第一钝化层为二氧化硅层。

6.根据权利要求5所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第二钝化层为三氧化二铝层。

7.根据权利要求6所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第三钝化层为氮化硅层。

8.根据权利要求5所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第二钝化层为磷硅玻璃层。

9.根据权利要求8所述的半导体芯片的钝化膜结构，其特征在于，

所述第三钝化层为聚酰亚胺层。

10.一种电路板，其特征在于，包括：

半导体芯片，所述半导体芯片上设置有权利要求1至9中任一项所述的半导体芯片的钝化膜结构。