高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于片式半導體器件技術領域，具體涉及高浪涌玻璃鈍化芯片。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷進步，通訊產品、信息產品及家用電器的廣泛普及，玻璃鈍化芯片作為電力電子設備中必不可少的器件，需求量極大，且隨著現(xiàn)代設備設計性能的提升，玻璃鈍化芯片的性能要求也越來越高，尤其是抗浪涌能力，傳統(tǒng)的擴散芯片已經逐漸難以滿足需要，導致器件在使用過程中因意外的瞬變電壓和浪涌而損壞。據可靠統(tǒng)計，電子產品的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的。關于正向浪涌的影響因素主要有以下幾點:芯片面積越大，抗浪涌能力越強；芯片反向恢復時間越大，正向壓降越小，抗浪涌能力就越強。
[0003]為了進一步提升玻璃鈍化芯片的抗浪涌能力，主要從材料和制作工藝兩方面進行改進。目前一些高端產品(尤其是國外廠商)多采用外延片為基材進行生產，可有效降低正向壓降，但是成本較高；另一方面，基于玻璃鈍化芯片面積的可控性，可從光刻、腐蝕、玻璃燒結工藝等方面進行改進，經濟成本和性能提升都比較理想，但是現(xiàn)有的工藝的改進較為復雜，操作不易，經濟成本高，而且性能的提升較差。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述缺陷，提供高浪涌玻璃鈍化芯片，減小溝道寬度、減小腐蝕深度，以減小側面腐蝕來實現(xiàn)增大芯片面積，提高芯片抗浪涌能力，腐蝕溝道的時間短以及調整玻璃鈍化層的燒結工藝提高芯片反向恢復時間，正向壓降減小，進一步提尚芯片抗浪涌能力。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案如下:
[0006]高浪涌玻璃鈍化芯片，包括硅片、硅片的P層、N層以及P層上的玻璃鈍化層，P層設有燒結玻璃鈍化層的溝道，硅片還設有硼結層，所述的溝道開溝深度為110_135um，溝道寬度為8mi 1，溝道開溝深度比硼結深度多20um，8mi 1溝道寬度相比現(xiàn)在的12mi 1，其寬度大大減小，增加了芯片的有效面積，開溝深度相比現(xiàn)有芯片減小，能夠大大減小芯片的側面腐蝕，進一步提升芯片的有效面積，促使芯片的正向壓降減小，提尚抗浪涌能力。
[0007]上述高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0008]1)光刻:對快恢復硅片進行雙面涂膠、前烘、曝光、顯影及堅膜的光刻過程，制作光刻掩膜版，做好光刻圖形，制作光刻掩膜版時P面線條寬度為4mil，在黃光室內，用照相復印的方法，將光刻掩膜版上的圖形精確地復印在半導體P面涂有的光刻膠上，快恢復硅片為快恢復硅片材料及工藝制作成的快恢復芯片，在芯片制作工藝中采用鉑擴散技術；
[0009]2)腐蝕溝道:在光刻膠的保護下，將上述步驟處理后的硅片放入混酸腐蝕液中對硅片的P+區(qū)進行選擇性化學腐蝕，控制腐蝕開溝時間為7?9min，將P-N結刻蝕穿，PN結表面腐蝕成鏡面，溝道腐蝕的深度為110-135um，腐蝕后溝道寬度為8mil，溝道寬度減小，芯片有效面積增大，硅片腐蝕出溝道并保持硅片連接而不斷離，再進行去膠清洗；
[0010]3)玻璃鈍化:在腐蝕出的硅片PN結表面涂覆上玻璃粉，將硅片放入石英舟內再放入燒結爐內經歷一燒工藝、再次涂覆玻璃粉、二燒工藝后燒成玻璃，形成硅片PN結的鈍化保護層，所述的一燒工藝包括:
[0011]a)將盛放硅片的石英舟放入590°C恒溫12小時的燒結爐內，放入后經40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min，650°C條件下恒溫10分鐘，再經過57分鐘從650°C升到735°C，升溫速率1.5°C /min，735°C條件下恒溫10分鐘，
[0012]b)經過53分鐘從7.5°C降到630°C，降溫速率2°C /min,經過40分鐘從630°C降到590°C，降溫速率1°C /min,降至590°C時硅片出爐，
[0013]c)用自動推拉裝置勻速15-30分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，爐溫恒定在 590。。，
[0014]對一燒工藝所得硅片進行二燒工藝燒制，二燒工藝包括:
[0015]d)將盛放二燒工藝所得硅片的石英舟放入在590°C條件下已恒溫12小時的燒結爐內，放入后經40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min, 650°C條件下恒溫10分鐘，再經過1小時57分鐘從650°C升到820°C，升溫速率1.5°C /min，820°C條件下恒溫10分鐘，
[0016]e)經過50分鐘從820°C降到720°C，降溫速率2°C /min,
[0017]f)用自動推拉裝置勻速15分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，出爐溫度降低，出爐速度提尚，在電性允許范圍內適當提尚芯片反向恢復時間；
[0018]4)化學鍍鎳:用化學鍍鎳的方法，將步驟3)制得的硅片的兩面鍍上鎳，然后經過合金手段，先鍍一層鎳，繞后將鎳燒進去，再鍍上鎳，鎳用來焊接，使鎳與硅形成歐姆接觸，在N區(qū)和P區(qū)制備上了金屬歐姆接觸電極；
[0019]5)芯片測試:用全自動探針測試臺對GPP晶圓上的芯片進行電性能的測試，將不合格的芯片打上墨點；
[0020]6)鋸片:將測試完成后的GPP晶圓，用激光鋸片機切割成單個的GPP芯片。
[0021]本發(fā)明所取得的有益效果是:采用上述方案，本發(fā)明在保證芯片基本電性的基礎上，進一步提高了芯片的抗浪涌能力，結構與制作工藝相結合，增大了芯片有效面積，控制溝道腐蝕深度，減小側面腐蝕，增加芯片有效面積，使普通高浪涌玻璃鈍化芯片、快恢復高浪涌玻璃鈍化芯片的抗浪涌的能力明顯提高，通過對玻璃燒結工藝的調整，降低出爐溫度以及出爐速度，使經擴鉑工藝處理后的快恢復高浪涌玻璃鈍化芯片的反向恢復時間明顯增提高，顯著的降低正向壓降，進一步的提升快恢復高浪涌玻璃鈍化芯片的抗浪涌能力，燒結玻璃工藝改善合理，可控性強。
【附圖說明】
[0022]通過下面結合附圖的詳細描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0023]圖1為本發(fā)明的截面結構示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明P面示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明溝道處的截面示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明玻璃鈍化層燒結時二燒工藝的溫度曲線圖。
[0027]其中:1為硅片，1.1為P層，1.2為N層，2為玻璃鈍化層，3為溝道。
【具體實施方式】
[0028]實施例1:參照圖1、圖2所示的高浪涌玻璃鈍化芯片，包括硅片1、硅片的P層1.1、N層1.2以及P層1.1上的玻璃鈍化層2，P層1.1設有燒結玻璃鈍化層2的溝道3，硅片1還設有硼結層，溝道3的開溝深度D為110-135um，溝道寬度d為8mil，溝道3的開溝深度d比硼結深度多20um。
[0029]上述高浪涌玻璃鈍化芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0030]1)光刻:對快恢復硅片進行雙面涂膠、前烘、曝光、顯影及堅膜的光刻過程，制作光刻掩膜版，做好光刻圖形，制作光刻掩膜版時P面線條寬度為4mil，在黃光室內，用照相復印的方法，將光刻掩膜版上的圖形精確地復印在半導體P面涂有的光刻膠上，快恢復硅片為快恢復硅片材料及工藝制作成的快恢復芯片，在芯片制作工藝中采用鉑擴散技術；
[0031]2)腐蝕溝道:在光刻膠的保護下，將上述步驟處理后的硅片放入混酸腐蝕液中對硅片的P+區(qū)進行選擇性化學腐蝕，控制腐蝕開溝時間為7?9min，開溝時間相比常規(guī)減小20-40S，將P-N結刻蝕穿，PN結表面腐蝕成鏡面，溝道腐蝕的深度為110-135um,開溝深度相比常規(guī)減少15um，開溝深度比硅片硼結深度多20um，開溝深度減小，減少芯片側面腐蝕，保證了基本電性，腐蝕后溝道寬度為8mil，溝道寬度小，保證了芯片的有效面積大，硅片腐蝕出溝道并保持硅片連接而不斷離，再進行去膠清洗；
[0032]3)玻璃鈍化:在腐蝕出的硅片PN結表面涂覆上玻璃粉，將硅片放入石英舟內再放入燒結爐內經歷一燒工藝、再次涂覆玻璃粉、二燒工藝后燒成玻璃，形成硅片PN結的鈍化保護層，所述的一燒工藝包括:
[0033]a)將盛放硅片的石英舟放入590°C恒溫12小時的燒結爐內，放入后經40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min，650°C條件下恒溫10分鐘，再經過57分鐘從650°C升到735°C，升溫速率1.5°C /min，735°C條件下恒溫10分鐘，
[0034]b)經過53分鐘從7.5°C降到630°C，降溫速率2°C /min,經過40分鐘從630°C降到590°C，降溫速率1°C /min，到達590°C硅片出爐，
[0035]c)用自動推拉裝置勻速15-30分鐘將石英舟拉到爐口，馬上端離爐口，爐溫恒定在 590。。，
[0036]對一燒工藝所得硅片進行二燒工藝燒制，二燒工藝包括:
[0037]d)將盛放二燒工藝所得硅片的石英舟放入在590°C條件下已恒溫12小時的燒結爐內，放入后經40分鐘溫度升至650°C，升溫速率1.5°C /min, 650°C條件下恒溫10分鐘，再經過1小時57分鐘從650°C升到820°C，升溫速率1.5°C /min，820°C條件下恒溫10分鐘，
[0038]e)經過50分鐘從820°C降到720°C左右，降溫速率2°C /min,根據TRR余量大小，出爐溫度相比常規(guī)降低15°C -30°C。
[0039]f)用自動推拉裝置勻速15分鐘將石英舟拉到爐口，比常規(guī)工藝增加5分鐘，馬上端離爐口。玻璃鈍化層二燒工藝的溫度曲線如圖4所示，出爐溫度及速度有所降低，經一燒工藝、一■燒工藝燒結后，能夠提尚芯片反向恢復時間，提尚芯片抗浪涌能力；
[0040]4)化學鍍鎳:用化學鍍鎳的方法，將步驟3)制得的硅片的兩面鍍上鎳，然后經過合金手段，先鍍一層鎳，繞后將鎳燒進去，再鍍上鎳，鎳用來焊接，使鎳與硅形成歐姆接觸，在N區(qū)和P區(qū)制備上了金屬歐姆接觸電極；
[0041]5)芯片測試:用全自動探針測試臺對GPP晶圓上的芯片進行電性能的測試，將不合格的芯片打上墨點；
[0042]6)鋸片:將測試完成后的GPP晶圓，用激光鋸片機切割成單個的GPP快恢復高浪涌玻璃鈍化芯片。
[0043]本發(fā)明制作工藝跟傳統(tǒng)的“0J工藝”不同，本發(fā)明玻璃鈍化工藝需在硅片1上腐蝕溝道3，而溝道3的寬度會直接影響到芯片的有效面積，在不影響芯片基本電性能的基礎上，從光刻掩膜板的設計入手，將P