一种半导体芯片及其制作工艺的制作方法

本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体芯片及其制作工艺。

背景技术：

目前的半导体功率器件整流管芯片特别是高压芯片采用的是传统的gpp工艺，常用的为四边形和六边形设计，少量采用圆形设计，正多边形的设计优点在于利于加工和切割，普通切割设备即可完成切割操作，成本低，但缺点也很明显，尖角电荷集中，容易产生尖端放电现象，易损坏，可靠性不佳，在特殊应用场合容易失效；圆形设计有点在于避免了尖端放电现象，且在外界环境为圆柱形封装时，圆形设计的有效和可利用面积是最大的，其缺点是加工成本过高，无法用刀片切割的方式切成圆形，只能通过高强度激光切割成圆形芯片，机器价格昂贵且技术不是特别成熟，所以半导体行业除特殊需要外，很少设计生产成圆形芯片。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，一种半导体芯片及其制作工艺，采用设计成圆形芯片的版图，再通过光刻、蚀刻、钝化、保护等工艺技术，制成具有圆形芯片的高可靠性，同时可以利用刀片切割的低加工成本等优点半导体芯片。

本发明的技术方案：

一种半导体芯片，包括正多边形的基盘，所述基盘的中心处蚀刻出圆形芯片，所述圆形芯片凸出于基盘呈圆台状，所述圆形芯片的圆周处钝化有环形玻璃，所述环形玻璃覆盖基盘和圆形芯片之间的圆阶并向上延伸覆盖部分圆形芯片的外圈和向下延伸覆盖基盘的部分内圈。

进一步地，所述正多边形基盘的边数为3-20条。

进一步地，所述正多边形基盘的边数为3、4或6条。

一种半导体芯片的制作工艺，包含以下步骤：

（1）准备好光刻板，并在光刻板上利用几何知识设计出多个有序排列的正多边形基盘的图案，并在每个正多边形基盘的图案的中心处设计出圆形芯片的图案，所述圆形芯片的图案的直径略小于正多边形基盘的的图案内切圆的直径；

（2）在准备好的晶圆上涂满光刻胶，将光刻板附在晶圆上，在真空条件下完成曝光，再通过显影技术去除晶圆上不需要光刻胶保护的区域的光刻胶，所述不需要光刻胶保护的区域为晶圆上除去圆形芯片所在位置外的其他区域；

（3）再通过蚀刻技术去除无光刻胶保护的区域的表层，完成开沟漏出pn结；

（4）清洗去除晶圆上所有的光刻胶，并在晶圆上涂满玻璃胶，用光刻板盖上曝光，再通过显影去掉晶圆上不需要玻璃胶保护的区域的玻璃胶，将玻璃烧结，钝化结晶，所述不需要玻璃胶保护的区域为晶圆上除去基盘和圆形芯片之间的圆阶、与所述圆阶连接的部分圆形芯片的外圈、以及与所述圆阶连接的部分基盘的内圈所在位置外的其他区域；

（5）再通过蒸镀或者化学镀完成晶圆上除玻璃覆盖区域外的其他区域的表面金属化；

（6）按照圆形芯片外围的正多边形基盘的边沿使用切割机进行切割，裁切下的半导体芯片包括正多边形基盘和设置于基盘正中心处的圆形芯片。

进一步地，所述正多边形基盘的边数为3-20条。

进一步地，所述正多边形基盘的边数为3、4或6条。

进一步地，所述步骤（2）中晶圆上不需要光刻胶保护的区域为所述圆形芯片外的基盘区域。

相比于现有技术，本发明设计的半导体芯片不仅具有圆形芯片的无尖角放电、可利用面积大等优点，而且便于切割加工，成本低；本发明的制作工艺利用几何学知识，对光刻板进行设计，确保正多边形的基盘便于切割，减少工序和提高材料利用率，试验证明，正六边形的基盘比正三角形和正方形具有材料利用率更高，比正八边形和正十边形更便于切割，是最优选。

附图说明

图1为本发明半导体芯片侧视结构示意图；

图2为本发明正三角形基盘和圆形芯片的光刻板设计示意图；

图3为本发明正三角形基盘和圆形芯片设计半导体芯片结构示意图；

图4为本发明正四边形基盘和圆形芯片的光刻板设计示意图；

图5为本发明正四边形基盘和圆形芯片设计半导体芯片结构示意图；

图6为本发明正六边形基盘和圆形芯片的光刻板设计示意图；

图7为本发明正六边形基盘和圆形芯片设计半导体芯片结构示意图；

图8为本发明正八边形基盘和圆形芯片的光刻板结构示意图；

图9为本发明正八边形基盘和圆形芯片设计半导体芯片结构示意图；

图10为本发明正五边形基盘和圆形芯片设计的未切割的晶圆部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1：

如图1、2和3所示：（1）准备好光刻板1，并在光刻板1上利用几何知识设计出多个有序排列的正三角形基盘2的图案，并在每个正三角形基盘2的图案的中心处设计出圆形芯片3的图案，所述圆形芯片3的图案的直径略小于正三角形基盘2的图案的内切圆的直径；

（2）在准备好的晶圆上涂满光刻胶，将光刻板附在晶圆上，在真空条件下完成曝光，再通过显影技术去除晶圆上不需要光刻胶保护的区域的光刻胶，所述不需要光刻胶保护的区域为晶圆上除去圆形芯片所在位置外的其他区域；

（3）再通过蚀刻技术去除无光刻胶保护的区域的表层，完成开沟漏出pn结；

（4）清洗去除晶圆上所有的光刻胶，并在晶圆上涂满玻璃胶，用光刻板盖上曝光，再通过显影去掉晶圆上不需要玻璃胶保护的区域的玻璃胶，将玻璃烧结，钝化结晶，所述不需要玻璃胶保护的区域为晶圆上除去基盘和圆形芯片之间的圆阶、与所述圆阶连接的部分圆形芯片的外圈、以及与所述圆阶连接的部分基盘的内圈所在位置外的其他区域；

（5）再通过蒸镀或者化学镀完成晶圆上除玻璃覆盖区域外的其他区域的表面金属化；

（6）按照圆形芯片外围的正三角形基盘的边沿使用切割机进行切割，裁切下的半导体芯片包括正三角形基盘和设置于基盘正中心处的圆形芯片。

进一步地，所述步骤（2）中晶圆上不需要光刻胶保护的区域为所述圆形芯片外的正三角形基盘区域。

一种半导体芯片：包含正三角形基盘和设置于基盘内中心处的圆形芯片，所述圆形芯片的圆周处钝化有环形玻璃4。

正三角形基盘的设计，便于切割机进行直线切割，每一个半导体芯片，经过三次直线切割，即可完成，且每次直线切割都可以对直线上的所有基盘半导体芯片完成切割，其符合易切割和无尖端放电的要求。

实施例2：

如1、4和5所示：（1）准备好光刻板，并在光刻板上利用几何知识设计出多个有序排列的正四边形（即正方形）基盘的图案，并在每个正四边形基盘的图案的中心处设计出圆形芯片的图案，所述圆形芯片的图案的直径略小于正四边形基盘的内切圆的直径；

（2）在准备好的晶圆上涂满光刻胶，将光刻板附在晶圆上，在真空条件下完成曝光，再通过显影技术去除晶圆上不需要光刻胶保护的区域的光刻胶，所述不需要光刻胶保护的区域为晶圆上除去圆形芯片所在位置外的其他区域；

（3）再通过蚀刻技术去除无光刻胶保护的区域的表层，完成开沟漏出pn结；

（4）清洗去除晶圆上所有的光刻胶，并在晶圆上涂满玻璃胶，用光刻板盖上曝光，再通过显影去掉晶圆上不需要玻璃胶保护的区域的玻璃胶，将玻璃烧结，钝化结晶，所述不需要玻璃胶保护的区域为晶圆上除去基盘和圆形芯片之间的圆阶、与所述圆阶连接的部分圆形芯片的外圈、以及与所述圆阶连接的部分基盘的内圈所在位置外的其他区域；

（5）再通过蒸镀或者化学镀完成晶圆上除玻璃覆盖区域外的其他区域的表面金属化；

（6）按照圆形芯片外围的正四边形基盘的边沿使用切割机进行切割，裁切下的半导体芯片包括正四边形基盘和设置于基盘正中心处的圆形芯片。

进一步地，所述步骤（2）中晶圆上不需要光刻胶保护的区域为所述圆形芯片外的正四边形基盘区域。

一种半导体芯片：包含正四边形基盘和设置于基盘内中心处的圆形芯片，所述圆形芯片的圆周处钝化有环形玻璃4。

正四边形基盘的设计，便于切割机进行直线切割，每一个半导体芯片，经过四次直线切割，即可完成，且每次直线切割都可以对直线上的所有基盘半导体芯片完成切割，其符合易切割和无尖端放电的要求。

实施例3：

如1、6和7所示：（1）准备好光刻板，并在光刻板上利用几何知识设计出多个有序排列的正六边形基盘的图案，并在每个正六边形基盘的图案的中心处设计出圆形芯片的图案，所述圆形芯片的图案的直径略小于正六边形基盘的图案的内切圆的直径；

（2）在准备好的晶圆上涂满光刻胶，将光刻板附在晶圆上，在真空条件下完成曝光，再通过显影技术去除晶圆上不需要光刻胶保护的区域的光刻胶，所述不需要光刻胶保护的区域为晶圆上除去圆形芯片所在位置外的其他区域；

（3）再通过蚀刻技术去除无光刻胶保护的区域的表层，完成开沟漏出pn结；

（4）清洗去除晶圆上所有的光刻胶，并在晶圆上涂满玻璃胶，用光刻板盖上曝光，再通过显影去掉晶圆上不需要玻璃胶保护的区域的玻璃胶，将玻璃烧结，钝化结晶，所述不需要玻璃胶保护的区域为晶圆上除去基盘和圆形芯片之间的圆阶、与所述圆阶连接的部分圆形芯片的外圈、以及与所述圆阶连接的部分基盘的内圈所在位置外的其他区域；

（5）再通过蒸镀或者化学镀完成晶圆上除玻璃覆盖区域外的其他区域的表面金属化；

（6）按照圆形芯片外围的正六边形基盘的边沿使用切割机进行切割，裁切下的半导体芯片包括正六边形基盘和设置于基盘正中心处的圆形芯片。

进一步地，所述步骤（2）中晶圆上不需要光刻胶保护的区域为所述圆形芯片外的基盘区域。由于在正五边形开始（如图10所示），晶圆在切割时，会产生边角料，该边角料5区域，可以进行蚀刻后再切割掉，也可以不进行蚀刻再进行切割，不影响最后成品，但由于边角料表面蚀刻需要消耗原材料，所以对该边角料区域使用光刻胶进行保护，不进行蚀刻，可减少原料的消耗，节约成本。

此步骤（2）中，也可以将圆形芯片外的晶圆上的所有区域的光刻胶全部去除，然后对圆形芯片区域外的所有区域的晶圆进行蚀刻，

一种半导体芯片：包含正六边形基盘和设置于基盘内中心处的圆形芯片，所述圆形芯片的圆周处钝化有环形玻璃4。

正六边形基盘的设计，便于切割机进行直线切割，每一个半导体芯片，经过六次直线切割，即可完成，且每次直线切割都可以对直线上的所有基盘半导体芯片完成切割，切割过程中，会产生变成等于正六边形边长的正三角形的边角料即废料，其符合易切割和无尖端放电的要求，相比于正三角形和正四边形，正六边形的形态也更趋近于圆形，基盘的面积更小，其边角更加圆滑，更利于封装。

以上，如图1、8和9所示，可以按照上述方法制作出正八边形基盘、甚至边数更多的正多边形基盘，基盘的边数越多，其越接近圆形，其切割难度越大，且无法通过几何进行有序排列而减少切割难度，成本越高，综合各种情况来看，正六边形基盘加内置圆形芯片的组合为最优选，其边数少，且可通过几何设计的有序排列提高切割效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。