高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝的制作方法

本發明涉及一種高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝。

本發明涉及一種半導體器件的加工方法，尤其涉及一種高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝。

背景技術：

傳統的臺面半導體分立器件芯片多采用一次腐蝕V型槽工藝，腐蝕深度一般為80～90μm。由于二氧化硅與硅的腐蝕速率不同，腐蝕過程中在二氧化硅與硅界面形成小角度臺階，影響后續玻璃粉對V型槽的填充效果，V型槽接近硅片表面處不能完全被玻璃粉填滿和覆蓋，致使在對產品進行電壓測試時，V型槽邊緣容易產生火花兒，表面漏電增大導致產品擊穿電壓降低，影響產品可靠性。

技術實現要素：

本發明是要解決現有技術存在的上述問題，提供一種高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝，加大玻璃粉與腐蝕臺面的接觸面積，增加接觸能力，提高介電強度，減小表面漏電，從而保證高耐壓半導體分立器件芯片優良的高溫、高壓性能和高可靠性。

本發明的技術解決方案是：

一種高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝，其步驟如下：

1、在表面具有氧化層的硅片表面進行一次腐蝕，一次腐蝕深度為75～85μm；

2、經一次腐蝕V型槽的硅片，經過光刻掩膜，再對一次腐蝕V型槽進行二次腐蝕，二次腐蝕深度為7～10μm，且二次腐蝕臺面寬度大于一次腐蝕臺面寬度；

3、兩次臺面腐蝕結束之后，進行玻璃鈍化。

進一步地，所述一次腐蝕的時間為3～4min，二次腐蝕臺面的時間為0.5～0.8min。

進一步地，二次腐蝕臺面與一次腐蝕臺面寬度差為60～80μm。

進一步地，玻璃鈍化時采用刀刮法，工藝步驟為：

1、刮粉:用清潔的玻璃棒將適量的玻璃粉漿涂在硅片表面上，用單面刀片與水平方向呈45°均勻刮涂在槽內，反復刮涂15～20次直至槽滿為止；然后將硅片放在300～500W的電爐上烘烤3～5min，至玻璃粉干燥呈白色狀；

2、低溫燒結:將刮粉后的硅片在480～520℃條件下進行低溫燒結，燒結時間20－30分鐘，燒結過程中通N2做為保護氣體；

3、擦粉：將低溫燒結后硅片放在清潔平整的玻璃板上，用橡皮擦輕而平地擦凈硅片表面上的玻璃粉；

4、高溫燒結：將擦粉后硅片在720～880℃條件下進行高溫燒結，燒結時間15－20分鐘，燒結過程中通N2或者O2做為保護氣體；

5、重復上述過程二遍－三遍。

本發明的有益效果是：經過二次腐蝕臺面，去除了因硅與二氧化硅腐蝕速率不同而在硅片接近表面處造成的小角度臺階,槽內填充玻璃粉熔凝鈍化工藝在硅片表面與V型槽臺面銜接處形成物理緩沖區，加大玻璃粉與腐蝕臺面的接觸面積，增加接觸能力，提高介電強度，減小表面漏電，從而保證了高耐壓半導體分立器件芯片優良的高溫、高壓性能和高可靠性。

附圖說明

圖1是硅片一次腐蝕臺面結構示意圖；

圖2是硅片二次腐蝕臺面結構示意圖；

圖3是硅片腐蝕臺面填充玻璃粉后示意圖。

圖中：1－硅片、2－氧化層、3－一次腐蝕臺面、4－二次腐蝕臺面、5－熔凝玻璃粉。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進行詳細說明：

實施例1

該高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝，其步驟如下：

1、如圖1所示，在表面具有氧化層2的硅片1表面用混酸溶液進行一次V型槽腐蝕，硅片表面氧化層厚度dsio₂為0.5μm，混酸溶液為硝酸、氫氟酸、冰乙酸的混合液，體積比為5:3:2，將盛裝混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中計時腐蝕3min，測量槽腐蝕深度達到75μm，寬度達到180μm，形成一次腐蝕臺面3。

2、如圖2所示，將形成一次腐蝕臺面3的硅片1進行光刻掩膜后，用混酸溶液對V型槽進行二次腐蝕，混酸溶液為硝酸、氫氟酸、冰乙酸的混合液，體積比為5:3:2，將盛裝混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中計時腐蝕0.5min，測量槽腐蝕深度達到7μm，槽面寬度達到240μm，形成二次腐蝕臺面4。二次腐蝕臺面4寬度與一次腐蝕臺面3寬度的差值為60μm。

3、如圖3所示，采用刀刮法玻璃鈍化工藝，在二次腐蝕之后的V型槽內填充玻璃粉，進行熔凝鈍化形成熔凝玻璃粉5。

具體工藝過程為：刮粉→低溫燒結→擦粉→高溫燒結。

刮粉:用清潔的玻璃棒將適量的玻璃粉漿涂在硅片表面上，用單面刀片與水平方向呈45°均勻刮涂在槽內，反復刮涂15次直至槽滿為止。然后將硅片放在300W電爐上烘烤5min，玻璃粉干燥呈白色狀。

低溫燒結：將刮粉后硅片在480℃條件下進行低溫燒結，燒結時間30分鐘，燒結過程中通N2做為保護氣體。

擦粉：將低溫燒結后硅片放在清潔平整的玻璃板上，用橡皮擦輕而平地擦凈硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽內的玻璃粉。

高溫燒結：將擦粉后硅片在720℃條件下進行高溫燒結，燒結時間20分鐘，燒結過程中通N2或者O2做為保護氣體。

重復上述過程二遍。

實施例2

該高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝，其步驟如下：

1、如圖1所示，在表面具有氧化層2的硅片表面用混酸溶液進行一次V型槽腐蝕，硅片表面氧化層厚度dsio₂為0.65μm，混酸溶液為硝酸、氫氟酸、冰乙酸的混合液，體積比為5:3:2，將盛裝混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中計時腐蝕4min，測量槽腐蝕深度達到85μm，寬度達到200μm，形成一次腐蝕臺面3。

2、如圖2所示，將形成一次腐蝕臺面3的硅片1進行光刻掩膜后，用混酸溶液對V型槽進行二次腐蝕，混酸溶液為硝酸、氫氟酸、冰乙酸的混合液，體積比為5:3:2，將盛裝混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中計時腐蝕48秒，測量槽腐蝕深度達到10μm，槽面寬度達到280μm，形成二次腐蝕臺面4。二次腐蝕臺面4寬度與一次腐蝕臺面3寬度的差值為80μm。

3、如圖3所示，采用刀刮法玻璃鈍化工藝，在二次腐蝕之后的V型槽內填充玻璃粉，進行熔凝鈍化形成熔凝玻璃粉5。

具體工藝過程為：刮粉→低溫燒結→擦粉→高溫燒結。

刮粉:用清潔的玻璃棒將適量的玻璃粉漿涂在硅片表面上，用單面刀片與水平方向呈45°均勻刮涂在槽內，反復刮涂20次直至槽滿為止。然后將硅片放在500W電爐上烘烤3min，玻璃粉干燥呈白色狀。

低溫燒結:將刮粉后硅片在520℃條件下進行低溫燒結，燒結時間20分鐘，燒結過程中通N2做為保護氣體。

擦粉：將低溫燒結后硅片放在清潔平整的玻璃板上，用橡皮擦輕而平地擦凈硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽內的玻璃粉。

高溫燒結：將擦粉后硅片在880℃條件下進行高溫燒結，燒結時間15分鐘，燒結過程中通N2或者O2做為保護氣體。

重復該過程三遍。

實施例3

該高耐壓半導體分立器件芯片二次腐蝕臺面工藝，其步驟如下：

1、取兩片流程中3DD155I產品，分別標記為硅片Ⅰ和硅片Ⅱ，兩片硅片表面氧化層厚度dsio₂均為0.55μm。

2、兩片硅片在臺面光刻之后進行一次V型槽腐蝕。將盛有體積比為5:3:2的硝酸、氫氟酸、冰乙酸混合溶液的容器置于冰水混合液中，兩片硅片裝在片架上放入腐蝕液中進行計時腐蝕，計時3分40秒后取出硅片進行V型槽深度和寬度測量，兩片硅片槽面臺面深度81μm，槽面臺面寬度192μm。

3、硅片Ⅰ置于高純水中待清洗，將硅片Ⅱ清洗和處理后進行二次槽光刻掩膜。

4、二次槽光刻掩膜后的硅片Ⅱ進行二次V型槽腐蝕。將盛有體積比為5:3:2的硝酸、氫氟酸、冰乙酸混合溶液的容器置于冰水混合液中，硅片Ⅱ裝在片架上放入腐蝕液中進行計時腐蝕，計時35秒后取出硅片進行V型槽深度和寬度測量，硅片Ⅱ二次V型槽槽面深度8.5μm，槽面臺面寬度270μm。

5、將V型槽腐蝕之后的硅片Ⅰ和硅片Ⅱ同時進行清洗處理后，采用刀刮法玻璃鈍化工藝，在V型槽內填充玻璃粉，進行熔凝鈍化。

具體工藝過程為：刮粉→低溫燒結→擦粉→高溫燒結。

刮粉:用清潔的玻璃棒將適量的玻璃粉漿涂在硅片表面上，用單面刀片與水平方向呈45°均勻刮涂在槽內，反復刮涂18次直至槽滿為止。然后將硅片放在350W電爐上烘烤4min，玻璃粉干燥呈白色狀。

低溫燒結:將刮粉后硅片在510℃條件下進行低溫燒結，燒結25分鐘，燒結過程中通N2做為保護氣體。

擦粉：將低溫燒結后硅片放在清潔平整的玻璃板上，用橡皮擦輕而平地擦凈硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽內的玻璃粉。

高溫燒結：將擦粉后硅片在820℃條件下進行高溫燒結，燒結18分鐘，燒結過程中通N2做為保護氣體。

重復該過程三遍。

6、玻璃鈍化后分別在硅片Ⅰ和硅片Ⅱ上各抽取10只管芯進行BVCBO測試，BVCBO值測試結果見表1：單位(V)

注：測試條件ICB＝1mA

說明：硅片Ⅰ測試時芯片表面V型槽邊緣產生火花兒較明顯，而硅片Ⅱ并無此現象，硅片ⅡBVCBO值較硅片Ⅰ高80～100V。

7、將硅片Ⅰ和硅片Ⅱ結束芯片生產流程，各選取10支管芯封裝后進行產品參數測試，選取BVCBO和ICBO測試值記錄見表2：

注：測試條件：BVCBO：ICB＝1mA要求BVCBO>1100V

ICBO:VCB＝100V要求ICBO<100μA

上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。