[发明专利]一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法

说明书

本发明公开了一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，涉及功率半导体器件领域。本发明采用聚酰亚胺保护PN结，包括步骤：使用多功能薄膜磁控溅射系统进行PN结表面均匀性保护涂覆；芯片N材表面进行腐蚀沟槽；去离子水超声工序，将表面清洗干净；然后进行聚酰亚胺液的固化工艺；对PN结另一表面，使用另外相同的设备连续性地进行重复步骤S01‑S04的稳定性处理；固化后清洗；将经上述处理工艺的硅片进行焊接面镀钛、镍、银，然后进行烘干处理；晶圆的划片。本发明具有高温特性和超高的耐压特性来实现保护半导体结，材料分子结构稳定，硬度与传统玻璃烧结相比小，使用聚酰亚胺材材料的涂覆容易控制，均匀分布；不容易产生堆积和空洞。

技术领域

本发明属于功率半导体器件领域，特别是涉及一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法。

背景技术

半导体是依赖PN结而获得电压，随着汽车电子、物联网、智能智造以及人工智能的高速发展，对于半导体的需求越来越多；对于半导体功率器件高稳定性要求越来越严酷；产品的低温特性均基本没有问题，而高度条件的性能存在失效风险；传统功率半导体的PN结保护主要为OJ(open junction)酸洗和GPP玻璃钝化工艺，OJ工艺的高温使用温度普遍在100℃，部份可以达到150℃；GPP玻璃钝化器件(Glassivation passivation parts)是使用玻璃粉在800℃烧结；使用温度可以满足要求，玻璃的划片和裂片过程容易引起隐裂导致的产品不稳定，同时对于玻璃划片的金刚刀受西方和日本技术制约。

全球半导体行业的技术封锁，贸易战的加剧；本发明专利提出的聚酰亚胺(Polyimide)SCP5050保护PN结，本工艺的保护温度在343℃(650F)，可以覆盖大部份汽车电子、工业控制产品的产品性能要求，减小产品失效PPM值，对于半导体行业具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，采用聚酰亚胺保护PN结，具体包括如下步骤：

S01：使用多功能薄膜磁控溅射系统进行PN结表面均匀性保护涂覆；

S02：将涂覆并扩散完成后的芯片N材表面进行腐蚀沟槽；

S03、完成腐蚀沟槽后增加一次去离子水超声工序，将表面清洗干净；

S04：然后进行聚酰亚胺液的固化工艺；

S05：对PN结另一表面，使用另外相同的设备连续性地进行重复步骤S01-S04的稳定性处理；

S06：固化后清洗；

S07：将经上述处理工艺的硅片进行焊接面镀钛、镍、银，然后进行烘干处理；

S08：晶圆的划片。

进一步地，经所述聚酰亚胺保护PN结后的功率半导体，在343℃仍具有良好的特性，重量相比玻璃粉的包封轻63％。

进一步地，所述多功能薄膜磁控溅射系统对PN结表面的溅射厚度大于10um时,绝缘耐压达到1200V；溅射厚度为20um时,绝缘耐压达到2200V。

进一步地，所述溅射厚度控制在18-25um。

进一步地，对于所述步骤S02中对芯片N材表面进行腐蚀沟槽具体采用硝酸、冰乙酸、氢氟酸分别占比为21％：21％：58％对N型面腐蚀，沟槽深度到达P衬底层的1/3，混酸温度控制在8.5～11℃，并用去离子水冲净。