专利名称：功率二极管制备方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种功率二极管制备方法及其装置，特别是指一种用以清除半导体组件(尤指功率二极管)的P-N结暴露于外的部分的制备方法及其装置。
背景技术：
传统的功率二极管具有三个部分，分别为冷基座(Cold base)、半导体芯片(diode chip)及顶部导线(top wire)，而此三者会通过焊接的过程连结成一体。在经过焊接的过程之后，半导体芯片的P-N结的侧向暴露于外的部分需要被清除，以便开发半导体芯片的P-N结的耐压能力(blockingability)。
于传统的功率二极管制备方法中，半导体芯片的P-N结侧向暴露于外的部分清除的程序，通常是利用碱性液体，如氢氧化钾(KOH)溶液，来进行蚀刻过程，以清除半导体芯片的P-N结侧向暴露于外的部分。然而，此种清除方式会使具有不同杂质含量的半导体，会有不同的蚀刻效果。
再者，在使用碱性液体来进行蚀刻的过程中，对于不同的蚀刻系统，所使用的蚀刻溶液须具有不同的浓度、温度或电化学的电位差。此外，由于液体的蚀刻的方法需要使用许多的处理过程，因此其具有相当高的复杂度。
由于，在传统的功率二极管制备方法中，使用碱性液体来进行蚀刻的方法须考虑到许多的因素，并进行许多的处理过程，因此常常会因为处理不善而使得半导体的不优良率过高。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种功率二极管的制备方法及其装置，其使用一蚀刻气体来清除半导体芯片的P-N结侧向暴露于外的部分。
本发明的另一目的，在于一种功率二极管的制备方法及其装置，其使用一遮蔽级以改善蚀刻气体于反应室内的浓度分布，并避免产生非必要的气体流向，同时可有效延长等离子体的生命周期(life time)。
本发明的再一目的，在于一种功率二极管的制备方法及其装置，以简化功率二极管的蚀刻的过程及架构，以降低成本并提高产品的优良率。
为达上述的目的，本发明提供一种功率二极管的制备方法及其装置，其装置包括一反应室，其具有一气体喷入口，而该反应室的内部形成一封闭的空间，该功率二极管设置于该反应室中；一等离子体产生器，其用以将一蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子，该等离子体产生器与该反应室的气体喷入口连接，以将离子化的蚀刻气体喷入该反应室；及一遮蔽钣，其设于该反应室内，且面对于该气体喷入口，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P-N结的侧向暴露面。
本发明还提供了一种功率二极管的制备方法，其应用于制造一功率二极管，该功率二极管具有一半导体芯片，而该半导体晶具有一侧向暴露的P-N结，该功率二极管的制备方法包括将该功率二极管置于一反应室中，其中该反应室具有一遮蔽钣；提供一蚀刻气体；将该蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子；及将离子化的蚀刻气体喷向该遮蔽钣，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P-N结的侧向暴露面。
根据本发明的构思，将该蚀刻气体离子化的步骤包括使用一等离子体产生器以产生一高频的电磁波来离子化该蚀刻气体。
根据本发明的构思，将该蚀刻气体离子化的步骤包括使用一等离子体产生器以加入一含氧气体于该蚀刻气体中。
根据本发明的构思，该含氧气体为氧气(O2)或氧化氮(N2O)。
根据本发明的构思，该蚀刻气体为三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)或四氟化碳(CF4)。
根据本发明的另一方面还提供了一种功率二极管的制备装置，其应用于制造一功率二极管，该功率二极管具有一半导体芯片，而该半导体芯片具有一侧向暴露的P-N结，该功率二极管的制成装置包括一反应室，其具有一气体喷入口，而该反应室的内部形成一封闭的空间，该功率二极管设置于该反应室中；一等离子体产生器，其用以将一蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子，该等离子体产生器与该反应室的气体喷入口连接，以将离子化的蚀刻气体喷入该反应室；及一遮蔽钣，其设于该反应室内，且面对于该气体喷入口，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P-N结的侧向暴露面。
根据本发明的构思，该等离子体产生器会于该蚀刻气体加入一含氧气体。
根据本发明的构思，该含氧气体为氧气(O2)或氧化氮(N2O)。
根据本发明的构思，该蚀刻气体为三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)或四氟化碳(CF4)。
根据本发明的构思，该反应室内进一步包括一载具，以承载该功率二极管。
根据本发明的构思，该功率二极管的制成装置进一步包括一送气管，以连接该等离子体产生器及该反应室的气体喷入口。
根据本发明的构思，该反应室进一步具有气体排出口，以排出该蚀刻气体。
图1是本发明的功率二极管制成装置的示意图。
图2A～图2B是本发明的半导体芯片的细部示意图。
其中，附图标记说明如下10-功率二极管制成装置；101-等离子体产生器；102-送气管；103-反应室；104-载具；105-遮蔽钣；20-功率二极管；201-顶部导线；202-半导体芯片；203-冷基座；204-焊接层；205-焊接层；2021-p+层；2022-n层；2023-n+层；2024-镍层；2031-护板。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明提供一种功率二极管制备装置10，其包括一等离子体产生器101、一送气管102、一反应室103、一载具104及一遮蔽钣105。其中，该遮蔽钣105设于该送气管102的出口的正下方，以控制喷入的气体的流向。而该载具104用以放置一功率二极管20，以对该功率二极管20执行一清除程序，即本发明的功率二极管制备方法。
该功率二极管20具有三个主要的部分，包括一顶部导线201、一半导体芯片202及一冷基座203。其中，该顶部导线201及半导体芯片202间具有一焊接层204，而该半导体芯片202及冷基座203间亦具有一焊接层205，以使该顶部导线201、半导体芯片202及冷基座203能连结成一体。此外，该冷基座203具有一环绕该半导体芯片202的护板2031。
在开始进行本发明的功率二极管制备方法时，本发明的功率二极管制备装置10会提供一氟化物气体给该等离子体产生器101以作为蚀刻气体，该氟化物气体可为三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)或四氟化碳(CF4)等。而该等离子体产生器101可将含氧气体，如氧气(O2)或氧化氮(N2O)等，掺入该氟化物气体中，以增加蚀刻的效率，并减少蚀刻气体的沉积。然而，本发明并不受限于此。
在该功率二极管制备装置10提供氟化物气体给该等离子体产生器101的过程中，该等离子体产生器101会产生一高频的电磁波，来将该蚀刻气体离子化，以产生具有自由基及离子的等离子体。而所述自由基及离子用以与半导体芯片202的P-N侧向结暴露于外的部分产生化学及物理变化，以通过蚀刻将P-N结侧向暴露于外的部分清除。
当该等离子体产生器101将该蚀刻气体离子化后，其会通过该送气管102，将该蚀刻气体喷入该反应室103中。其中，该蚀刻气体会先喷在设于反应室103中的遮蔽钣105上，通过该遮蔽钣105可有效改善蚀刻气体在反应室103内的浓度分布，并可避免产生非必要的气体流向，同时可有效延长等离子体的生命周期(life time)。
而当该蚀刻气体经过该遮蔽钣105后，该蚀刻气体即会在该反应室103产生回流，并与半导体芯片202的P-N结侧向暴露于外的部分产生化学及物理变化，以通过蚀刻将P-N结侧向暴露于外的部分清除。最后，在反应完成后，该蚀刻气体会通过该反应室103底部的开口排出。
请参阅图2A，其是该半导体芯片202的细部示意图，其包含三个半导体层，于本实施例中其包括一P+层2021、一n层2022及n+层2023，其中该p+层2021内的杂质为硼，而该n层2022及n+层2023的杂质为磷，然而本发明并不受限于此。
此外，在实施时，通常会在该半导体芯片202的上、下表面增设一镍层2024，以使该半导体芯片202较容易与该顶部导线201及冷基座203焊接在一起。再者，请同时参阅图2A及图2B，其中，图2A中的虚线2025表示本发明的蚀刻线，而图2B中的虚线2026表示使用溶液的蚀刻线。
很明显的，本发明的蚀刻线较为平整，因此可使本发明所制成的功率二极管具有较佳的电性。此外，由于使用气态的蚀刻的方法较使用液态的蚀刻的方法简单且容易控制，因此本发明的功率二极管制备方法及其装置可用以提高产品的优良率。
再者，由于本发明中使用该遮蔽钣105以改善蚀刻气体在反应室103内的浓度分布，并避免产生非必要的气体流向，及有效延长等离子体的生命周期，因此即使对于具有环形护板2031的功率二极管20，本发明亦可达到高蚀刻速率及预期的蚀刻平面。
值得注意的是，通过使用该遮蔽钣105，本发明并不需要为了提高蚀刻速率，额外安装加热装置来对半导体组件加热。此外，由于使用该遮蔽钣105，本发明的载具104并不需要额外的穿透气孔，来辅助气体等离子体的流动。本发明的载具104可在不具有穿透气孔或仅具有侧向流通气孔的情况下，仍可达到良好的蚀刻效果。因此本发明可具有较简单的架构及较低的成本。
以上所述者，仅本发明的较佳可行的实施例而已，非因此局限本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种功率二极管的制备方法，其应用于制造一功率二极管，该功率二极管具有一半导体芯片，而该半导体芯片具有一侧向暴露的P-N结，该功率二极管的制备方法包括将该功率二极管置于一反应室中，其中该反应室具有一遮蔽钣；提供一蚀刻气体；将该蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子；及将离子化的蚀刻气体喷向该遮蔽钣，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P-N结的侧向暴露面。
2.如权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征是将该蚀刻气体离子化的步骤包括使用一等离子体产生器以产生一高频的电磁波来离子化该蚀刻气体。
3.如权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征是将该蚀刻气体离子化的步骤包括使用一等离子体产生器以加入一含氧气体于该蚀刻气体中。
4.如权利要求3所述的功率二极管的制备方法，其特征是该含氧气体为氧气或氧化氮。
5.如权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征是该蚀刻气体为三氟化氮、六氟化硫或四氟化碳。
6.一种功率二极管的制备装置，其应用于制造一功率二极管，该功率二极管具有一半导体芯片，而该半导体芯片具有一侧向暴露的P-N结，该功率二极管的制备装置包括一反应室，其具有一气体喷入口，而该反应室的内部形成一封闭的空间，该功率二极管设置于该反应室中；一等离子体产生器，其用以将一蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子，该等离子体产生器与该反应室的气体喷入口连接，以将离子化的蚀刻气体喷入该反应室；及一遮蔽钣，其设于该反应室内，且面对于该气体喷入口，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P-N结的侧向暴露面。
7.如权利要求6所述的功率二极管的制备装置，其特征是该等离子体产生器会于该蚀刻气体加入一含氧气体。
8.如权利要求7所述的功率二极管的制备装置，其特征是该含氧气体为氧气或氧化氮。
9.如权利要求6所述的功率二极管的制备装置，其特征是该蚀刻气体为三氟化氮、六氟化硫或四氟化碳。
10.如权利要求6所述的功率二极管的制备装置，其特征是该反应室内进一步包括一载具，以承载该功率二极管。
11.如权利要求6所述的功率二极管的制备装置，其特征是进一步包括一送气管，以连接该等离子体产生器及该反应室的气体喷入口。
12.如权利要求6所述的功率二极管的制备装置，其特征是该反应室进一步具有气体排出口，以排出该蚀刻气体。
全文摘要
本发明涉及一种功率二极管制备方法及其装置，特别是指一种用以清除半导体组件(尤指功率二极管)的P－N结暴露于外的部分的制备方法及其装置。其中，该装置包括一反应室，其具有一气体喷入口，而该反应室的内部形成一封闭的空间，该功率二极管设置于该反应室中；一等离子体产生器，其用以将一蚀刻气体离子化，以产生自由基及离子，该等离子体产生器与该反应室的气体喷入口连接，以将离子化的蚀刻气体喷入该反应室；及一遮蔽钣，其设于该反应室内，且面对于该气体喷入口，以于该反应室内形成一蚀刻气体的浓度分布及一气体流向，以蚀刻该P－N结的侧向暴露面。
文档编号H01L21/02GK1713358SQ20041006004
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者沈长庚 申请人:朋程科技股份有限公司