高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺的制作方法

本发明涉及一种高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺。

本发明涉及一种半导体器件的加工方法，尤其涉及一种高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺。

背景技术：

传统的台面半导体分立器件芯片多采用一次腐蚀V型槽工艺，腐蚀深度一般为80～90μm。由于二氧化硅与硅的腐蚀速率不同，腐蚀过程中在二氧化硅与硅界面形成小角度台阶，影响后续玻璃粉对V型槽的填充效果，V型槽接近硅片表面处不能完全被玻璃粉填满和覆盖，致使在对产品进行电压测试时，V型槽边缘容易产生火花儿，表面漏电增大导致产品击穿电压降低，影响产品可靠性。

技术实现要素：

本发明是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺，加大玻璃粉与腐蚀台面的接触面积，增加接触能力，提高介电强度，减小表面漏电，从而保证高耐压半导体分立器件芯片优良的高温、高压性能和高可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺，其步骤如下：

1、在表面具有氧化层的硅片表面进行一次腐蚀，一次腐蚀深度为75～85μm；

2、经一次腐蚀V型槽的硅片，经过光刻掩膜，再对一次腐蚀V型槽进行二次腐蚀，二次腐蚀深度为7～10μm，且二次腐蚀台面宽度大于一次腐蚀台面宽度；

3、两次台面腐蚀结束之后，进行玻璃钝化。

进一步地，所述一次腐蚀的时间为3～4min，二次腐蚀台面的时间为0.5～0.8min。

进一步地，二次腐蚀台面与一次腐蚀台面宽度差为60～80μm。

进一步地，玻璃钝化时采用刀刮法，工艺步骤为：

1、刮粉:用清洁的玻璃棒将适量的玻璃粉浆涂在硅片表面上，用单面刀片与水平方向呈45°均匀刮涂在槽内，反复刮涂15～20次直至槽满为止；然后将硅片放在300～500W的电炉上烘烤3～5min，至玻璃粉干燥呈白色状；

2、低温烧结:将刮粉后的硅片在480～520℃条件下进行低温烧结，烧结时间20－30分钟，烧结过程中通N2做为保护气体；

3、擦粉：将低温烧结后硅片放在清洁平整的玻璃板上，用橡皮擦轻而平地擦净硅片表面上的玻璃粉；

4、高温烧结：将擦粉后硅片在720～880℃条件下进行高温烧结，烧结时间15－20分钟，烧结过程中通N2或者O2做为保护气体；

5、重复上述过程二遍－三遍。

本发明的有益效果是：经过二次腐蚀台面，去除了因硅与二氧化硅腐蚀速率不同而在硅片接近表面处造成的小角度台阶,槽内填充玻璃粉熔凝钝化工艺在硅片表面与V型槽台面衔接处形成物理缓冲区，加大玻璃粉与腐蚀台面的接触面积，增加接触能力，提高介电强度，减小表面漏电，从而保证了高耐压半导体分立器件芯片优良的高温、高压性能和高可靠性。

附图说明

图1是硅片一次腐蚀台面结构示意图；

图2是硅片二次腐蚀台面结构示意图；

图3是硅片腐蚀台面填充玻璃粉后示意图。

图中：1－硅片、2－氧化层、3－一次腐蚀台面、4－二次腐蚀台面、5－熔凝玻璃粉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1

该高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺，其步骤如下：

1、如图1所示，在表面具有氧化层2的硅片1表面用混酸溶液进行一次V型槽腐蚀，硅片表面氧化层厚度dsio₂为0.5μm，混酸溶液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸的混合液，体积比为5:3:2，将盛装混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中计时腐蚀3min，测量槽腐蚀深度达到75μm，宽度达到180μm，形成一次腐蚀台面3。

2、如图2所示，将形成一次腐蚀台面3的硅片1进行光刻掩膜后，用混酸溶液对V型槽进行二次腐蚀，混酸溶液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸的混合液，体积比为5:3:2，将盛装混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中计时腐蚀0.5min，测量槽腐蚀深度达到7μm，槽面宽度达到240μm，形成二次腐蚀台面4。二次腐蚀台面4宽度与一次腐蚀台面3宽度的差值为60μm。

3、如图3所示，采用刀刮法玻璃钝化工艺，在二次腐蚀之后的V型槽内填充玻璃粉，进行熔凝钝化形成熔凝玻璃粉5。

具体工艺过程为：刮粉→低温烧结→擦粉→高温烧结。

刮粉:用清洁的玻璃棒将适量的玻璃粉浆涂在硅片表面上，用单面刀片与水平方向呈45°均匀刮涂在槽内，反复刮涂15次直至槽满为止。然后将硅片放在300W电炉上烘烤5min，玻璃粉干燥呈白色状。

低温烧结：将刮粉后硅片在480℃条件下进行低温烧结，烧结时间30分钟，烧结过程中通N2做为保护气体。

擦粉：将低温烧结后硅片放在清洁平整的玻璃板上，用橡皮擦轻而平地擦净硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽内的玻璃粉。

高温烧结：将擦粉后硅片在720℃条件下进行高温烧结，烧结时间20分钟，烧结过程中通N2或者O2做为保护气体。

重复上述过程二遍。

实施例2

该高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺，其步骤如下：

1、如图1所示，在表面具有氧化层2的硅片表面用混酸溶液进行一次V型槽腐蚀，硅片表面氧化层厚度dsio₂为0.65μm，混酸溶液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸的混合液，体积比为5:3:2，将盛装混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中计时腐蚀4min，测量槽腐蚀深度达到85μm，宽度达到200μm，形成一次腐蚀台面3。

2、如图2所示，将形成一次腐蚀台面3的硅片1进行光刻掩膜后，用混酸溶液对V型槽进行二次腐蚀，混酸溶液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸的混合液，体积比为5:3:2，将盛装混酸溶液的容器置于冰水混合液中，硅片在混酸溶液中计时腐蚀48秒，测量槽腐蚀深度达到10μm，槽面宽度达到280μm，形成二次腐蚀台面4。二次腐蚀台面4宽度与一次腐蚀台面3宽度的差值为80μm。

3、如图3所示，采用刀刮法玻璃钝化工艺，在二次腐蚀之后的V型槽内填充玻璃粉，进行熔凝钝化形成熔凝玻璃粉5。

具体工艺过程为：刮粉→低温烧结→擦粉→高温烧结。

刮粉:用清洁的玻璃棒将适量的玻璃粉浆涂在硅片表面上，用单面刀片与水平方向呈45°均匀刮涂在槽内，反复刮涂20次直至槽满为止。然后将硅片放在500W电炉上烘烤3min，玻璃粉干燥呈白色状。

低温烧结:将刮粉后硅片在520℃条件下进行低温烧结，烧结时间20分钟，烧结过程中通N2做为保护气体。

擦粉：将低温烧结后硅片放在清洁平整的玻璃板上，用橡皮擦轻而平地擦净硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽内的玻璃粉。

高温烧结：将擦粉后硅片在880℃条件下进行高温烧结，烧结时间15分钟，烧结过程中通N2或者O2做为保护气体。

重复该过程三遍。

实施例3

该高耐压半导体分立器件芯片二次腐蚀台面工艺，其步骤如下：

1、取两片流程中3DD155I产品，分别标记为硅片Ⅰ和硅片Ⅱ，两片硅片表面氧化层厚度dsio₂均为0.55μm。

2、两片硅片在台面光刻之后进行一次V型槽腐蚀。将盛有体积比为5:3:2的硝酸、氢氟酸、冰乙酸混合溶液的容器置于冰水混合液中，两片硅片装在片架上放入腐蚀液中进行计时腐蚀，计时3分40秒后取出硅片进行V型槽深度和宽度测量，两片硅片槽面台面深度81μm，槽面台面宽度192μm。

3、硅片Ⅰ置于高纯水中待清洗，将硅片Ⅱ清洗和处理后进行二次槽光刻掩膜。

4、二次槽光刻掩膜后的硅片Ⅱ进行二次V型槽腐蚀。将盛有体积比为5:3:2的硝酸、氢氟酸、冰乙酸混合溶液的容器置于冰水混合液中，硅片Ⅱ装在片架上放入腐蚀液中进行计时腐蚀，计时35秒后取出硅片进行V型槽深度和宽度测量，硅片Ⅱ二次V型槽槽面深度8.5μm，槽面台面宽度270μm。

5、将V型槽腐蚀之后的硅片Ⅰ和硅片Ⅱ同时进行清洗处理后，采用刀刮法玻璃钝化工艺，在V型槽内填充玻璃粉，进行熔凝钝化。

具体工艺过程为：刮粉→低温烧结→擦粉→高温烧结。

刮粉:用清洁的玻璃棒将适量的玻璃粉浆涂在硅片表面上，用单面刀片与水平方向呈45°均匀刮涂在槽内，反复刮涂18次直至槽满为止。然后将硅片放在350W电炉上烘烤4min，玻璃粉干燥呈白色状。

低温烧结:将刮粉后硅片在510℃条件下进行低温烧结，烧结25分钟，烧结过程中通N2做为保护气体。

擦粉：将低温烧结后硅片放在清洁平整的玻璃板上，用橡皮擦轻而平地擦净硅片表面上的玻璃粉，但不要擦去槽内的玻璃粉。

高温烧结：将擦粉后硅片在820℃条件下进行高温烧结，烧结18分钟，烧结过程中通N2做为保护气体。

重复该过程三遍。

6、玻璃钝化后分别在硅片Ⅰ和硅片Ⅱ上各抽取10只管芯进行BVCBO测试，BVCBO值测试结果见表1：单位(V)

注：测试条件ICB＝1mA

说明：硅片Ⅰ测试时芯片表面V型槽边缘产生火花儿较明显，而硅片Ⅱ并无此现象，硅片ⅡBVCBO值较硅片Ⅰ高80～100V。

7、将硅片Ⅰ和硅片Ⅱ结束芯片生产流程，各选取10支管芯封装后进行产品参数测试，选取BVCBO和ICBO测试值记录见表2：

注：测试条件：BVCBO：ICB＝1mA要求BVCBO>1100V

ICBO:VCB＝100V要求ICBO<100μA

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。