专利名称：改善玻璃钝化硅器件高温反向特性的钝化玻璃涂敷液的制作方法
技术领域：
本发明属于硅器件表面钝化技术领域，主要应用于硅器件的表面钝化。
玻璃钝化膜之所以具有较强的钝化效果是基于它的如下钝化原理由于它的高密度能有效地抵御外界气体的渗透及离子性的沾污；利用可调节的膜内电荷可控制半导体表面成为深耗尽状态，从而可以大幅度提高表面耐压；由于玻璃膜中所形成的带负电的固定中心以及处于填隙状态的重金属离子的综合作用均可使玻璃-硅界面可动离子处于受陷状态。
因此在目前，对可靠性要求高的硅器件，或为减少高频分布参量不能使用管壳封装的微波频率高端器件芯片均倾向于使用玻璃钝化技术制造。
玻璃钝化技术的应用为硅器件向高耐压、大功率、高可靠或高频无封装器件芯片的发展提供了重要的支撑技术，用于硅器件的玻璃钝化技术依次由以下四项分技术组成钝化玻璃粉的制造与玻璃涂敷液配制技术；玻璃涂敷硅器件表面的涂敷或沉积技术；烧结热成型及退火技术；玻璃膜的光刻、电极系统制造及芯片切割等加工技术。其中钝化玻璃涂敷液由玻璃粉与溶剂配制而成。
在以上玻璃钝化诸项分技术中，如玻璃涂敷液配制时的原材料纯度，涂敷时的器具工模夹具，以及热成型时高温炉的管道都会给器件表面带来不同程度的杂质、离子性的沾污，因而会影响玻璃钝化器件的反向特性，使击穿特性变软，常温或高温环境下其额定反向耐压下的反向漏电流增加。
在本发明之前，国内外在制造玻璃钝化器件时是尽可能地减少其工艺过程带来的各种沾污影响，如进一步降低玻璃涂敷液中杂质离子的含量，严格清洗工模器具，及三氯乙烯高温处理石英管道等。
添加剂可采用H2O2或HCl，也可采用了H2O2加HCl复合型试剂，它属于强氧化剂、强酸，能溶解多种游离金属杂质、硫化物及氢氧化物；在高温的作用下产生的氯离子在玻璃-硅界面处具有固定碱金属离子的作用，因此可以强化玻璃钝化器件的钝化效果。
本发明的目的可以通过以下措施来达到一种改善玻璃钝化硅器件高温反向特性的钝化玻璃涂敷液，其特征是在钝化玻璃涂敷液中按玻璃粉含量每100克重量加入(0.5-7.5)×10-3克分子H2O2或(0.5-7)×10-3克分子HCl。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到在钝化玻璃涂敷液中按玻璃粉含量每100克重量加入(2.5-5)×10-3克分子H2O2和(0.7-7)×10-3克分子HCl；在钝化玻璃涂敷液中按玻璃粉含量每100克重量加入2.5×10-3克分子H2O2和3.5×10-3克分子HCl。
本发明的优点本发明采用的添加剂技术能有效地抑制玻璃-硅界面可动离子的电徙动，进一步降低玻璃钝化器件反向漏电流，提高器件的反向特性、可靠性。用此方法所完成的玻璃钝化膜给出了较佳的效果，特别在高温强电场的作用下，其效果尤其显著，它比不使用该发明技术的器件其反向漏电流要小一个数量级左右。本发明具有技术方法简单，操作方便，效率高，重复性、均匀性好。
具体实施例方式实施例1.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称高频高压微型硅堆芯片尺寸单管芯台面面积350×350μm2扩散结深磷面40μm，硼面50μm高阻层厚度250μm迭层管芯数6钝化后外形尺寸Φ1.8×4mm3工艺步骤1.清洗好待钝化的硅堆结构表面。
2.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入2×10-3克分子H2O2，并均匀混合。
3.用旋转涂布法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅堆结构表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅堆结构送入高温炉的该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅堆结构送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥3000 V，IR≤2μA(环境温度100℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥3000V，IR≤3μA(环境温度100℃下检测)实施例2.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称PIN二极管芯片尺寸台面直径Φ250μm～Φ260μm台面高度140μm～160μm
P+N-结深 5.0μm～6.0μm外延层厚度 70μm～90μm工艺步骤1.清洗好待钝化的硅器件(硅片)表面。
2.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入5×10-3克分子H2O2，并均匀混合。
3.用刮涂法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅片表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅片送入高温炉在该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅片送入高温炉玻璃成型温度(850℃±5℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥300V，IR≤70nA(环境温度90℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥300V，IR≤100nA(环境温度90℃下检测)。
实施例3.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称高频高压微型硅堆芯片尺寸单管芯台面面积350×350μm2扩散结深磷面40μm，硼面50μm高阻层厚度250μm迭层管芯数6钝化后外形尺寸Φ1.8×4mm3工艺步骤1.清洗好待钝化的硅堆结构表面。
2.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入1.5×10-3克分子HCl，并均匀混合。
3.用旋转涂布法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅堆结构表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅堆结构送入高温炉的该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅堆结构送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥3000V，IR≤1μA(环境温度100℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥3000V，IR≤3μA(环境温度100℃下检测)实施例4.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称PIN二极管芯片尺寸 台面直径 Φ250μm～Φ260μm台面高度 140μm～160μmP+N-结深5.0μm～6.0μm外延层厚度 70μm～90μm工艺步骤1.清洗好待钝化的硅器件(硅片)表面。
2.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入6×10-3克分子HCl，并均匀混合。
3.用刮涂法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅片表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅片送入高温炉在该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅片送入高温炉玻璃成型温度(850℃±5℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥300V，IR≤50nA(环境温度90℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥300V，IR≤100nA(环境温度90℃下检测)。
实施例5.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称高频高压微型硅堆芯片尺寸单管芯台面面积350×350μm2扩散结深磷面40μm，硼面50μm高阻层厚度250μm迭层管芯数6钝化后外形尺寸Φ1.8×4mm3工艺步骤1.清洗好待钝化的硅堆结构表面。
2.在锌系钝化玻璃(主要成分ZnO-B2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入3.0×10-3克分子H2O2，6×10-3克分子HCl，并均匀混合。
3.用旋转涂布法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅堆结构表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅堆结构送入高温炉在该玻璃的软化温度(620℃～650℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅堆结构送入高温炉玻璃成型温度(690℃～700℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥3000V，IR≤500nA(环境温度100℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥3000V，IR≤3μA(环境温度100℃下检测)。
实施例6.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中加入添加剂。
器件名称PIN二极管芯片尺寸 台面直径 Φ250μm～Φ260μm台面高度 140μm～160μmP+N-结深5.0μm～6.0μm外延层厚度 70μm～90μm工艺步骤1.清洗好待钝化的硅器件硅片表面。
2.在铅系钝化玻璃(主要成分PbO-Al2O3-SiO2)涂敷液中按涂敷液中玻璃粉含量每100克重量加入2.5×10-3克分子H2O2，3.5×10-3克分子HCl，并均匀混合。
3.用刮涂法将配制好的含有添加剂的玻璃涂敷液均匀地涂敷于硅片表面需钝化的区域。
4.在红外灯下烘干形成预沉积玻璃粉层。
5.将硅片送入高温炉在该玻璃的软化温度(700℃～800℃)区，预成型30分钟形成预成型的玻璃钝化膜。
6.将硅片送入高温炉玻璃成型温度(850℃±5℃)区热成型30分钟。
7.降温退火。
按以上芯片尺寸以及工艺步骤制造的器件VBR≥300V，IR≤30nA(环境温度90℃下检测)。未采用添加剂对比组器件VBR≥300V，IR≤100nA(环境温度90℃下检测)。
权利要求
1.一种改善玻璃钝化硅器件高温反向特性的钝化玻璃涂敷液，其特征是在钝化玻璃涂敷液中按玻璃粉含量每100克重量加入(0.5-7.5)×10-3克分子H2O2或(0.5-7)×10-3克分子HCl。
2.根据权利要求1所述的改善玻璃钝化硅器件高温反向特性的钝化玻璃涂敷液，其特征是在钝化玻璃涂敷液中按玻璃含量每100克重量加入(2.5-5)×10-3克分子H2O2和(0.7-7)×10-3克分子HCl。
3.根据权利要求1所述的改善玻璃钝化硅器件高温反向特性的钝化玻璃涂敷液，其特征是在钝化玻璃涂敷液中按玻璃粉含量每100克重量加入2.5×10-3克分子H2O2和3.5×10-3克分子HCl。
全文摘要
本发明提供一种通过玻璃涂敷液中添加剂的作用，尽可能地消除游离的可动离子的沾污影响并抑制玻璃钝化器件在高温反偏作用下可动离子的电徙动，从而达到进一步提高玻璃钝化器件反向特性，提高器件可靠性的目的。添加剂可采用H
文档编号H01L21/00GK1419288SQ0214858
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月19日 优先权日2002年12月19日
发明者林立强, 刘萍 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所