[发明专利]一种台面半导体器件钝化工艺及设备

说明书

本发明涉及一种台面半导体器件气相钝化工艺及其设备。

现有气相钝化工艺设备是：1000-1500毫升/分流量的氮气携带HF-HNO₃混合蒸汽进入塑料反应室，在温度为10-37℃，常压下对管芯作用15-25秒，然后在培养皿中，甲基三氯硅烷在温度为50℃、常压下对管芯作用4小时，然后再放入200℃烘箱中固化4小时。该工艺中SiO₂膜和硅树脂膜的生长分别在不同环境中进行，容易受环境杂质污染，且反应温度和固化温度低，压力小，造成钝化膜致密性、稳定性、电特性差。

本发明的目的在于提供一种新的台面半导体器件钝化工艺及其设备，克服原工艺的缺点，提高台面半导体器件，特别是高反压器件的稳定性，可靠性和耐压水平。

本发明以高压锅为反应室，在加热、加压和红外光照的条件下，HF-HNO₃混合蒸汽以及甲基三氯硅烷先后对管芯发生作用，在台面上生长一层性能良好的钝化膜。本发明采用一种改进了的高压锅，盖上装有进气管、排气管、温度计，内桶中有一放置管芯用的有孔载板，高压锅内壁和内桶表面涂有防腐材料。

本发明与现有工艺设备相比有以下优点：

1）整个钝化工艺在高压锅中进行，避免了环境杂质污染。

2）与现有工艺相比，反应温度高、压力大、时间长、又有红外光照，显著提高了钝化膜质量。

3）钝化反应室中可分别放置多层有孔载板，效率高，适于大批量生产。

4）应用该工艺设备，器件漏电流小，合格率达65-70%。

本工艺的实施方法如下：

1）管芯22完成台面造型、腐蚀和清洗后，放在有孔载板20上（有的器件管芯表面需黑胶保护）。把经净化系统1和气体高效过滤器2净化后的氮气送入高压锅6中，氮气流量500-1200毫升/分（流量以流量计3显示，以下相同），时间5-10分钟，将高压锅6的空气排净后，打开电源，在氮气氛下把管芯22烘干。

2）以500-900毫升/分的高纯氮气通入酸蒸汽发生器4将HF-HNO₃（1∶1）混合蒸汽经进气管8送入高压锅，从上向下对反应室中的管芯22进行正面喷射，同时加热和光照，温度控制在65-70℃（管芯表面无黑胶时温度可以提高），压力1.3-1.5千克/平方厘米，2-5分钟后，将进气管8，排气管14关闭，继续加热和光照稳固处理25-40分钟。

3）稳固处理后，打开进气管8、排气管14，通入大流量氮气（800-1500毫升/分）将高压锅6内残存酸气经尾瓶15排出。

4）停止通氮气，将进气管8打开，将甲基三氯硅烷注入高压锅6中，然后将进气管8、排气管14关闭，继续加热和光照，控制温度在55-65℃，对管芯进行2-3小时固化处理。

5）关断电源，打开进气管8、排气管14，通入大流量氮气（800-1500毫升/分），把高压锅6中废气排出，5-10分钟后打开高压锅6，取出管芯22，再在真空干燥箱中高温（200-250℃）固化6-8小时（若有黑胶保护去掉黑胶后再进行固化），最后获得性能良好的钝化膜。

本发明的反应室为一种改进了的高压锅6，分为内桶19。外桶18和盖7。高压锅6内壁和内桶19表面涂有防腐硅橡胶。内桶19中设有放置管芯22的有孔载板20。外桶18和盖7由螺旋16相连。盖7上设有压力表13、安全阀10、进气管8、排气管14（通过放气软管17达到内桶下部）。电接点玻璃温度计9和手柄11。盖7的内表面中央装有红外灯12。电接点玻璃温度计9和红外灯12都由电子继电器5控制。外桶底部有一由调压器21控制的加热器23。