[发明专利]大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法

说明书

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法。

目前，玻璃钝化工艺已经用于小台面大功率三极管及部分模块，电压最高只能达到1200V。在大台面晶闸管上采用玻璃钝化，未见报导。大台面晶闸管一般采用硅橡胶钝化，它的高温漏电流大，电压特性差。随着高科技的迅猛发展，对高电压、大电流晶闸管的电压水平提出了更高的要求，也是亟待解决的问题，而解决这一问题的关键工艺是钝化工艺。由于熔凝玻璃膜热稳定性好，抗Na⁺离子沾污能力强，具有负电荷特性、高温特性好的特点，所以玻璃钝化是用于大台面电力半导体器件的一种理想的钝化工艺。

本发明的目的在于提供一种适合于大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，以提高大台面电力半导体器件的电压特性。

本发明的主要过程是：1)．前工序按常规工艺流程，2)．取完成PN结的芯片，激光割圆后，3)．用高抗蚀光刻胶加辅助层进行双重屏蔽，4)．双面光刻，5)．采用不同配比的腐蚀液一次连续成型制得类台面，6)．清洗处理后，7)．用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲线熔凝玻璃粉，反复熔凝成

玻璃钝化膜，8)．后接常规工艺。

本发明与已有技术相比主要有以下技术特点：

1、双重屏蔽

低频大功率晶体管玻璃钝化技术的台面制作，是采用网格法或光刻法保护腐蚀台面，但此芯片面积小，以Φ50mm硅片，芯片5mm为例，一片硅片中有60个芯片，腐蚀过程中，有个别针孔也只是影响个别芯片。在本发明的大台面上，Φ50mm是一个芯片，如出现一个针孔，将使整个芯片报废，这就需要有较严密的保护层。本发明采用了铝层加高抗蚀光刻胶双重屏蔽，再进行腐蚀，是本发明的关键技术之一。

2、台面造型

在电力半导体器件中，要得到高的击穿电压，台面造型是非常重要的。本发明以前，常规工艺采用正、负斜角结构，一般正斜角30°，负斜角3°-6°，依靠机械磨削工艺及手工操作来掌握台面的角度，角度不易控制，影响击穿电压，得到高的电压是极为困难的，另外，磨角占用面积大，玻璃膜涂复后易裂，这是玻璃化用于大台面半导体器件的难点。本发明：

1)．在芯片双面同时制作类台面，

2)．采用不同配比的腐蚀液进行一次连续双面腐蚀，

3)．在芯片表面以下25μm处拓宽，底端达PN结处，使腐蚀槽成为类台面。

取代了常规工艺在芯片单面实行正、负斜角，并可得到正向电压和反向电压的对称性，更主要的是能够顺利地进行玻璃钝化。

3、玻璃钝化膜的制备

在本发明以前，玻璃钝化膜是用于低频大功率晶体管上，耐压最高在700～800V，膜厚不需太厚，一般利用电泳法一次成型。而本发明是用于Φ50mm大台面晶闸管上，耐压在1400～2800V，大大超过了以往的玻璃钝化膜的耐压程度。因此，要形成表面稳定性好的玻璃钝化膜，玻璃粉的选择和玻璃钝化膜的厚度是十分重要的。因此，我们：

1)．选择B T稳定性好的ZnO系玻璃，用博士刀刮涂法，涂覆于类台面的双面，

2)．根据玻璃的DTA曲线熔凝制备第一层玻璃钝化膜，出炉后再反复第二遍。

3)．第三遍涂复化学稳定性好的PbO系玻璃，以避免后工序中酸处理的损害。

这样就成功地完成了玻璃钝化膜的制备，保证了玻璃钝化膜的厚度。

采用本发明，可增加阴极面积，省时省力，避免崩边、破损，提高成品率，减小漏电流，高温特性好，电压最高达到2800V。

附图说明：以Φ50mm芯片为例。

图1所示，取已形成PN结割圆后的芯片1，在芯片1上双面蒸铝作为辅助层2，涂覆高抗蚀光刻胶3。

图2所示，在芯片1双面光刻出所需图形，去掉部分高抗蚀光刻胶3。

图3所示，芯片1双面台面内去掉部分辅助层2。

图4所示，采用不同配比的腐蚀液，按顺序腐蚀，一次连续成型，制得类台面4。

图5所示，清洗处理芯片1，去掉高抗蚀光刻胶3和辅助层2，利用博士刀刮浆法把ZnO系玻璃粉填充于类台面4内进行熔凝形成第一层玻璃钝化膜5。

图6所示，重复熔凝一次，形成第二层玻璃钝化膜6。

图7：把PbO系玻璃粉填充于类台面4内进行熔凝形成第三层玻璃钝化膜7。

本发明的实施例为：以KP1000A、2000V为例，

1)．前工序按常规工艺，

2)．取激光割园芯片1，双面蒸铝形成辅助层2，涂覆高抗蚀光刻胶3，

3)．进行双面光刻，