一种GPP芯片的制作工艺转让专利
申请号 : CN201810958908.1
文献号 : CN109087857A
文献日 : 2018-12-25
发明人 : 崔丹丹 , 王毅 , 裘立强
申请人 : 扬州杰利半导体有限公司
摘要 :
一种GPP芯片的制作工艺。涉及芯片加工领域，尤其涉及一种GPP芯片的制作工艺。提供了一种既可有效避免切割隐裂，增加台面可用面积，又能提升PN结处洁净度的新型玻璃包裹及钝化工艺，进而提高二极管产品可靠性的GPP芯片的制作工艺。本发明在工作中，将刀刮与PG工艺相结合，在刀刮后、玻璃熔融前增加一道光刻工艺，使填满玻璃粉的沟槽底部玻璃粉被去除，然后进行烧结、玻璃熔融等后续工艺。本发明方便操作，提升了产品品质。
权利要求 :
1.一种GPP芯片的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、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；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、刀刮；
S4.1、旋涂玻璃浆；采用旋涂的方式将玻璃粉涂在晶片表面，用美工刀或硬质塑料刮刀沿晶粒对角方向进行浆料刮涂；
S4.2、烘烤；在烘烤平台上烘烤后，在烧结炉口烘烤；
S4.3、表面玻璃粉擦拭；使用无尘布沿晶粒对角方向擦拭，将晶片表面玻璃粉擦拭干净；
S5、去除台面及沟槽底部玻璃粉；采用旋涂的方法在晶片表面旋涂一层光刻胶，然后选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部光阻剂及玻璃粉；
S6、烧结及玻璃熔融；通过烧结将玻璃粉表面的光阻剂排除；
S7、电极面氧化膜去除；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；
S8、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。
2.根据权利要求1所述的一种GPP芯片的制作工艺，其特征在于，S3中，蚀刻道深度70-
160um，宽度200-1500um。
3.根据权利要求1所述的一种GPP芯片的制作工艺，其特征在于，S4.1中，旋转转速：
100-500RPM，旋涂时间：5-15s。
4.根据权利要求1所述的一种GPP芯片的制作工艺，其特征在于，S4.2中，烘烤平台的烘烤温度：150-200℃，烘烤时间：10-20min，烧结炉温度：300-700℃，时间：5-30min。
5.根据权利要求1所述的一种GPP芯片的制作工艺，其特征在于，S6中，烧结温度低于玻璃转化温度，时间为15-20min；
玻璃熔融温度为640-830℃，时间为15-20min。
说明书 :
一种GPP芯片的制作工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及芯片加工领域，尤其涉及一种GPP芯片的制作工艺。
背景技术
[0002] 目前，二极管台面产品玻璃钝化工艺一般使用DoctorBlade（即刀刮或简称DB）或者PhotoGlass（简称PG）工艺，常规的DoctorBlade工艺沟槽内存在较厚的玻璃，将晶圆切割成若干GPP芯片时要切割玻璃，玻璃比较脆，切割时容易导致玻璃损伤，从而降低玻璃的钝化保护性能，导致成品材料信赖性能力不足。
[0003] PhotoGlass工艺是将光阻剂和玻璃粉混合后，通过旋涂方法覆盖在PN结的表面，此方法虽然切割时不需要切割玻璃，但其台面有玻璃（高度20-30um），封装时焊接面远小于DB工艺，而且玻璃钝化时光阻玻璃中的光阻剂与PN结紧密接触，其杂质污染了PN结，最终影响二极管的整体耐压及可靠性，导致产品质下降。
[0004] 在半导体市场竞争越演越烈的今天，拥有一流的测试技术，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使用的可靠性，研究一种提升二极管产品可靠性的GPP工艺具有很重要的意义。
发明内容
[0005] 本发明针对以上问题，提供了一种既可有效避免切割隐裂，增加台面可用面积，又能提升PN结处洁净度的新型玻璃包裹及钝化工艺，进而提高二极管产品可靠性的GPP芯片的制作工艺。
[0006] 本发明的技术方案是：包括以下步骤：S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、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；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、刀刮；
S4.1、旋涂玻璃浆；采用旋涂的方式将玻璃粉涂在晶片表面，用美工刀或硬质塑料刮刀沿晶粒对角方向进行浆料刮涂；
S4.2、烘烤；在烘烤平台上烘烤后，在烧结炉口烘烤；
S4.3、表面玻璃粉擦拭；使用无尘布沿晶粒对角方向擦拭，将晶片表面玻璃粉擦拭干净；
S5、去除台面及沟槽底部玻璃粉；采用光刻胶旋涂在晶片表面旋涂一层光刻胶，然后选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部光阻剂及玻璃粉；
S6、烧结及玻璃熔融；通过烧结将玻璃粉表面的光阻剂排除；
S7、电极面氧化膜去除；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；
S8、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。
S2、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；
S3、沟槽蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S4、刀刮；
S4.1、旋涂玻璃浆；采用旋涂的方式将玻璃粉涂在晶片表面，用美工刀或硬质塑料刮刀沿晶粒对角方向进行浆料刮涂；
S4.2、烘烤；在烘烤平台上烘烤后，在烧结炉口烘烤；
S4.3、表面玻璃粉擦拭；使用无尘布沿晶粒对角方向擦拭，将晶片表面玻璃粉擦拭干净；
S5、去除台面及沟槽底部玻璃粉；采用光刻胶旋涂在晶片表面旋涂一层光刻胶，然后选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部光阻剂及玻璃粉；
S6、烧结及玻璃熔融；通过烧结将玻璃粉表面的光阻剂排除；
S7、电极面氧化膜去除；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；
S8、金属化：在晶片表面镀一层电极金属，加工完毕。
[0007] S3中，蚀刻道深度70-160um，宽度200-1500um。
[0008] S4.1中，旋转转速：100-500RPM，旋涂时间：5-15s。
[0009] S4.2中，烘烤平台的烘烤温度：150-200℃，烘烤时间：10-20min，烧结炉温度：300-700℃，时间：5-30min。
[0010] S6中，烧结温度低于玻璃转化温度，时间为15-20min；玻璃熔融温度为640-830℃，时间为15-20min。
[0011] 本发明在工作中，将刀刮与PG工艺相结合，在刀刮后、玻璃熔融前增加一道光刻工艺，使填满玻璃粉的沟槽底部玻璃粉被去除，然后进行烧结、玻璃熔融等后续工艺，其优势在于：a.沟槽内部的玻璃粉内无光祖剂，烧结时气泡少，可减少PN结处杂质污染，降低反向漏电流，提升产品可靠性；b.切割道无玻璃，可减少切割时对沟槽内玻璃损伤的几率，方便切割，不存在切割隐裂问题；c.沟槽边缘的台面几乎无玻璃，既增加晶粒台面可利用面积，又可避免封装时玻璃隐裂及台面焊锡膏少的问题，提升产品能力。
[0012] 本发明方便操作，提升了产品品质。
附图说明
[0013] 图1是本发明中S1的结构示意图，图2是本发明中S2的结构示意图，
图3是本发明中S3的结构示意图，
图4是本发明中S4的结构示意图一，
图5是本发明中S4的结构示意图二，
图6是本发明中S5的结构示意图，
图7是本发明中S6的结构示意图，
图8是本发明中S7的结构示意图，
图9是本发明中S8的结构示意图；
图中1是光阻剂，2是沟槽，3是玻璃粉，4是光刻胶，5是玻璃，6是氧化层，7是金属电极。
图3是本发明中S3的结构示意图，
图4是本发明中S4的结构示意图一，
图5是本发明中S4的结构示意图二，
图6是本发明中S5的结构示意图，
图7是本发明中S6的结构示意图，
图8是本发明中S7的结构示意图，
图9是本发明中S8的结构示意图；
图中1是光阻剂，2是沟槽，3是玻璃粉，4是光刻胶，5是玻璃，6是氧化层，7是金属电极。
具体实施方式
[0014] 本发明如图1-9所示，包括以下步骤：S1、扩散；在晶片表面沉积一层磷和硼，形成P+-N-N+结构；
S2、选择性光刻；将晶片区域化成多颗晶粒（如4寸晶片扩散后表面没有任何图形，通过这步选择性光刻将晶片划分成多颗具有一定尺寸的晶粒），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1保护；通过S2光刻的目的是为了沟槽蚀刻做准备；
S3、沟槽2蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S2中的光阻剂在沟槽蚀刻后去除，去除方法：硫酸浸泡去除；
S4、刀刮；
S4.1、旋涂玻璃浆；采用旋涂的方式将玻璃粉3涂在晶片表面，用美工刀或硬质塑料刮刀沿晶粒对角方向进行浆料刮涂；
沿对角方向刮涂的目的使得沟槽内玻璃粉分布均匀，降低刀刮时沟槽内玻璃粉被带走的风险；
S4.2、烘烤；在烘烤平台上烘烤后，在烧结炉口烘烤；烘烤平台上烤是将表面玻璃浆初步烘干，炉口烘烤是为了去除玻璃浆中的有机物；
S4.3、表面玻璃粉擦拭；使用无尘布沿晶粒对角方向擦拭，将晶片表面玻璃粉擦拭干净；
S5、去除台面及沟槽底部玻璃粉；采用正常光刻胶旋涂程式（即通过旋转的方法将光刻胶均匀批覆在晶片表面）在晶片表面旋涂一层光刻胶4，然后选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部光阻剂及玻璃粉；
S5的作用是通过将这次光刻选择性的晶片上不需要玻璃粉的区域--玻璃粉去除；
由于表面玻璃粉简单通过擦拭的方法将厚玻璃粉变薄，擦拭不干净，仍然有玻璃粉残留，需再次去除；
S6、烧结及玻璃熔融；通过烧结将玻璃粉表面的光阻剂排除，在玻璃熔融时将玻璃粉转化成玻璃覆盖在PN结表面，保护沟槽内的PN结；
烧结温度稍低于玻璃转化温度（400-550℃），时间保持15-20min；
玻璃熔融温度要高于软化点温度，一般在：640-830℃，时间：15-20min，气体：N2和O2；
S6的作用是将玻璃粉分转化成玻璃5，保护沟槽内的PN结；
S7、电极面氧化膜去除：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；
上述烧结及玻融过程均在高温下作业，会产生薄层氧化层6，通过光刻的方法选择性的将台面要去除氧化膜的地方暴露出来，然后采用BOE腐蚀液去除；
S7的作用是将电极面氧化膜去除，氧化膜具有绝缘性，由于金属只有直接跟硅接触才会导通，因此，将其去除。
S2、选择性光刻；将晶片区域化成多颗晶粒（如4寸晶片扩散后表面没有任何图形，通过这步选择性光刻将晶片划分成多颗具有一定尺寸的晶粒），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1保护；通过S2光刻的目的是为了沟槽蚀刻做准备；
S3、沟槽2蚀刻；对晶粒表面暴露出来的区域进行蚀刻；
S2中的光阻剂在沟槽蚀刻后去除，去除方法：硫酸浸泡去除；
S4、刀刮；
S4.1、旋涂玻璃浆；采用旋涂的方式将玻璃粉3涂在晶片表面，用美工刀或硬质塑料刮刀沿晶粒对角方向进行浆料刮涂；
沿对角方向刮涂的目的使得沟槽内玻璃粉分布均匀，降低刀刮时沟槽内玻璃粉被带走的风险；
S4.2、烘烤；在烘烤平台上烘烤后，在烧结炉口烘烤；烘烤平台上烤是将表面玻璃浆初步烘干，炉口烘烤是为了去除玻璃浆中的有机物；
S4.3、表面玻璃粉擦拭；使用无尘布沿晶粒对角方向擦拭，将晶片表面玻璃粉擦拭干净；
S5、去除台面及沟槽底部玻璃粉；采用正常光刻胶旋涂程式（即通过旋转的方法将光刻胶均匀批覆在晶片表面）在晶片表面旋涂一层光刻胶4，然后选择性光刻，在显影时去除台面及沟槽底部光阻剂及玻璃粉；
S5的作用是通过将这次光刻选择性的晶片上不需要玻璃粉的区域--玻璃粉去除；
由于表面玻璃粉简单通过擦拭的方法将厚玻璃粉变薄，擦拭不干净，仍然有玻璃粉残留，需再次去除；
S6、烧结及玻璃熔融；通过烧结将玻璃粉表面的光阻剂排除，在玻璃熔融时将玻璃粉转化成玻璃覆盖在PN结表面，保护沟槽内的PN结；
烧结温度稍低于玻璃转化温度（400-550℃），时间保持15-20min；
玻璃熔融温度要高于软化点温度，一般在：640-830℃，时间：15-20min，气体：N2和O2；
S6的作用是将玻璃粉分转化成玻璃5，保护沟槽内的PN结；
S7、电极面氧化膜去除：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；
上述烧结及玻融过程均在高温下作业，会产生薄层氧化层6，通过光刻的方法选择性的将台面要去除氧化膜的地方暴露出来，然后采用BOE腐蚀液去除；
S7的作用是将电极面氧化膜去除，氧化膜具有绝缘性，由于金属只有直接跟硅接触才会导通，因此，将其去除。
[0015] S8、金属化：在晶片表面镀一层电极金属（TI/NI/AG或者NI/Au），形成金属电极7，加工完毕。
[0016] S3中，蚀刻道深度70-160um，宽度200-1500um。适应晶片片厚、扩散时间以及所需求的电压档位。
[0017] S4.1中，旋转转速：100-500RPM，旋涂时间：5-15s。
[0018] 由于玻璃浆比较稀，旋转时转速过大会将沟槽内玻璃浆甩出，导致沟槽内玻璃浆不满，玻融后玻璃包裹不完整，影响产品可靠性。
[0019] S4.2中，烘烤平台的烘烤温度：150-200℃，烘烤时间：10-20min，烧结炉温度：300-700℃，时间：5-30min。
[0020] 1）烘烤平台的温度太低烘烤时间更长，浪费产能，温度过高，晶片表面玻璃粉不易擦拭；2）炉口烘烤的温度可有效去除玻璃浆中的有机物。