[发明专利]半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构、应用及工艺

说明书

本发明提供一种半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构，包括一半导体硅片衬底，所述半导体硅片衬底的表面由下至上依次设置有第一层SiO₂钝化层、第二层PSG钝化层、第三层SiO₂钝化层、第四层Si₃N₄钝化层和第五层PI钝化层，半导体硅片衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成SiO₂‑PSG‑SiO₂‑Si₃N₄‑PI复合结构。本发明还提供一种半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构的应用和一种半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构的制备工艺，可获得完美的多层介质复合钝化保护效果，应用本结构的半导体芯片产品稳定性和可靠性达到进口产品质量水平，可满足高端电子产品的市场需求。

技术领域

本发明涉及电子信息产业中的半导体集成电路芯片制造领域，尤其涉及一种半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构、应用及工艺。

背景技术

在半导体二极管芯片、晶体管芯片和集成电路芯片(以下统称半导体芯片)生产过程中，裸露在半导体芯片表面的PN结终端、电阻电容等元器件、引线电极等需要高绝缘的介质薄膜进行钝化保护，否则受到外界环境(水汽、灰尘、导电离子、电磁辐射等)影响，其电性能的稳定性和可靠性会变差甚至失效。常用的表面钝化保护介质薄膜有：SiO₂、PSG、Al₂O₃、Si₃N₄、Poly-Si、PI等介质，这些介质的性能不同、钝化保护作用和效果也不同。如果上述介质单一用做钝化保护，都存在局限性，所以在半导体工艺上往往采用复合的多元介质结构做钝化保护膜。

目前国内通常采用的多元介质复合钝化保护膜结构有：SiO₂-PSG-SiO₂结构、SiO₂-Si₃N₄-PSG-SiO₂结构、SiO₂-PSG-SiO₂-Si₃N₄结构和SiO₂-PSG-SiO₂-PI结构等。其共同特点是铝下采用SiO₂-PSG-SiO₂复合结构，充分利用SiO₂绝缘性好、抗蚀性强、与硅晶格相近的特性选做基础层；利用PSG介质中P(磷)的吸杂能力来固定SiO₂中的金属离子，有良好的控制电荷移动作用。在PSG表面再淀积一层SiO₂薄膜，可以有效避免PSG带来的吸附性影响；铝上则采用单层的PSG、Si₃N₄或PI介质膜，分别利用各介质的特性增加一层保护层。这些钝化结构与单层或双层结构相比大幅提升了半导体产品的稳定性和可靠性，但与进口的高端产品相比还是存在很大差距，只能应用在电子产品的中、低端市场，不能进入高端市场。

目前国内半导体芯片表面钝化现有技术虽然都采用了三层或四层的多层介质复合结构，不同程度地考虑到利用多元介质取长补短获得较好的钝化保护效果。但是每一种结构都不完美、都存在局限性，其共同的弱点是未能考虑同时兼顾绝缘、吸杂、抗辐射、抵御外力和湿热等方面的综合钝化能力。钝化效果显现在半导体芯片产品的稳定性和可靠性方面与进口产品相比还存在差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种半导体芯片表面钝化保护的多层薄膜结构，本发明获得完美的多层介质复合钝化保护效果，应用本结构的半导体芯片产品稳定性和可靠性达到进口产品质量水平，可以满足高端电子产品的市场需求。

本发明要解决的技术问题之一，是这样实现的：