一种高可靠性芯片及其制作方法与流程

本发明涉及芯片制作，具体为一种高可靠性芯片及其制作方法。

背景技术：

1、目前市面上主流的芯片为使用玻璃钝化保护pn结的技术，简称gpp芯片技术。

2、传统的gpp芯片制作工艺为：扩散、一次光刻、蚀刻沟槽、sipos/sin钝化保护、玻璃钝化保护、lto钝化保护、三次光刻、去氧化、镀镍金、切割，封装测试等。

3、一方面，gpp芯片的制作工艺流程复杂，破片率高，使用成本也较高；另一方面，gpp芯片是通过玻璃钝化来保护pn结，由于玻璃与芯片之间的膨胀系数差异较大，所以gpp芯片在冷热冲击过程中玻璃容易开裂，从而导致器件失效，为了解决gpp芯片破片等问题，一般选择较厚的晶圆片，晶圆片越厚，能耗就越大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高可靠性芯片及其制作方法，通过采用酸碱蚀刻、pn结用聚酰亚胺保护以及芯片p面和n面用铜粒焊接保护等新型芯片制作方法取代gpp工艺。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高可靠性芯片，包括焊片，所述焊片设有两片，且二者之间设有聚酰亚胺，所述聚酰亚胺顶端设有芯片；

4、位于上方的所述焊片设有圆形铜颗；

5、位于下方的所述焊片设有方形铜粒。

6、一种高可靠性芯片的制作方法，包括下列制作步骤：

7、（1）扩散：选择对应电阻率的原片进行磷、硼扩散，扩散后的晶片进行镀镍、金处理，然后经过脱水、烘干得到所需电压的晶圆；

8、（2）印刷第一面油墨：将油墨通过精密印刷机均匀地印刷在晶圆表面上，然后放入烘箱中烘烤；

9、（3）印刷第二面油墨：将印刷第一面光刻胶的晶圆翻转，按照步骤（2）的方法进行第二面油墨印刷、烘烤；

10、（4）酸蚀刻：配制a:b:c的混酸，使用混合酸对未被油墨覆盖的沟槽进行蚀刻，得到所需的芯片（3）状尺寸；

11、（5）去油墨：将蚀刻后的晶圆放在有机溶剂中浸泡，用去除晶圆表面的油墨；

12、（6）组装：将方形铜粒、两片焊片、芯片和圆形铜粒从下往上一起堆叠在碳模的定位孔中；

13、（7）焊接：将步骤（6）中组装后的碳模放入真空焊接炉中进行焊接；

14、（8）碱蚀刻：将组装后的芯片进行碱蚀刻，一方面去除沟槽中的杂质，另一方面使沟槽表面形成毛面，有利于进一步稳定电性；

15、（9）脱水、烘烤：将碱洗后的芯片进行脱水；

16、（10）印刷聚酰亚胺：将碱蚀刻后的芯片用点胶机机将聚酰亚胺点在上下铜粒之间的芯片四周表面；

17、（11）聚酰亚胺固化：上完胶的芯片放置于烘箱中进行烘烤，使聚酰亚胺完全固化；

18、（12）电性测试：将聚酰亚胺固化后的芯片通过点测机进行百分百电性测试，不良品进行打黑点标识；

19、（14）包装：电性合格的芯片进行包装。

20、进一步，所述步骤（2）中烘箱温度为100℃，烘烤时间为10min，油墨厚度为5.0um。

21、进一步，所述步骤（4）中在0~10℃下使用混合酸对未被油墨覆盖的沟槽进行蚀刻。

22、进一步，所述步骤（5）中有机溶剂中浸泡的时间为30min，有机溶剂温度为80℃。

23、进一步，所述步骤（7）中焊接炉的峰值温度为360~400℃，时间为60~90min。

24、进一步，所述步骤（8）中碱蚀刻的碱液体积分数为10%，蚀刻温度为70~100℃，时间为80~100s。

25、进一步，所述步骤（9）中脱水转速为300~500rpm，脱水时间为5min。

26、进一步，所述步骤（9）中脱水后在150~200℃下烘烤10min。

27、进一步，所述步骤（10）中固化温度为275~300℃，时间为10~15小时。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、（1）采用酸碱蚀刻以及组装焊接工艺方法，解决使用gpp芯片带来的工艺复杂的问题；

30、（2）采用芯片焊接铜粒的方法，解决使用gpp芯片带来的破片率高的问题；

31、（3）通过减少芯片成型工序，解决使用gpp芯片带来的成本高的问题；

32、（4）采用聚酰亚胺保护pn结，解决使用gpp芯片可靠性差的问题；

33、（5）解决使用gpp芯片能耗大的问题；

34、（6）芯片表面（靠近沟道周围）包覆一层聚酰亚胺，避免可移动的金属离子等污染物污染芯片，保证产品具有低的漏电流，聚酰亚胺具备优异的绝缘性和弹性，能够很好的保护pn结，从而提高芯片的可靠性；

35、（7）此新型芯片工艺的工艺流程简单，成本低；

36、（8）此新型芯片晶圆片厚度比gpp芯片厚度小，能耗低；

37、（9）此新型芯片p面和n面使用铜粒焊接保护，方便储存和运输，降低芯片破片风险。

技术特征：

1.一种高可靠性芯片，包括焊片（2），其特征在于：所述焊片（2）设有两片，且二者之间设有聚酰亚胺（4），所述聚酰亚胺（4）顶端设有芯片（3）；

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于，包括下列制作步骤：

3.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）中烘箱温度为100℃，烘烤时间为10min，油墨厚度为5.0um。

4.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（4）中在0~10℃下使用混合酸对未被油墨覆盖的沟槽进行蚀刻。

5.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（5）中有机溶剂中浸泡的时间为30min，有机溶剂温度为80℃。

6.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（7）中焊接炉的峰值温度为360~400℃，时间为60~90min。

7.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（8）中碱蚀刻的碱液体积分数为10%，蚀刻温度为70~100℃，时间为80~100s。

8.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（9）中脱水转速为300~500rpm，脱水时间为5min。

9.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（9）中脱水后在150~200℃下烘烤10min。

10.根据权利要求2所述的一种高可靠性芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤（10）中固化温度为275~300℃，时间为10~15小时。

技术总结
本发明公开了一种高可靠性芯片及其制作方法，包括焊片，所述焊片设有两片，且二者之间设有聚酰亚胺，所述聚酰亚胺顶端设有芯片；位于上方的所述焊片设有圆形铜颗；位于下方的所述焊片设有方形铜粒。本发明的有益效果是：（1）采用酸碱蚀刻以及组装焊接工艺方法，解决使用GPP芯片带来的工艺复杂的问题；（2）采用芯片焊接铜粒的方法，解决使用GPP芯片带来的破片率高的问题；（3）通过减少芯片成型工序，解决使用GPP芯片带来的成本高的问题；（4）采用聚酰亚胺保护PN结，解决使用GPP芯片可靠性差的问题；（5）解决使用GPP芯片能耗大的问题。

技术研发人员：刘台凤,刘志刚,龚攀,崔海滨
受保护的技术使用者：江苏云意电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17