专利名称：大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法。
目前，玻璃钝化工艺已经用于小台面大功率三极管及部分模块，电压最高只能达到1200V。在大台面晶闸管上采用玻璃钝化，未见报导。大台面晶闸管一般采用硅橡胶钝化，它的高温漏电流大，电压特性差。随着高科技的迅猛发展，对高电压、大电流晶闸管的电压水平提出了更高的要求，也是亟待解决的问题，而解决这一问题的关键工艺是钝化工艺。由于熔凝玻璃膜热稳定性好，抗Na+离子沾污能力强，具有负电荷特性、高温特性好的特点，所以玻璃钝化是用于大台面电力半导体器件的一种理想的钝化工艺。
本发明的目的在于提供一种适合于大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，以提高大台面电力半导体器件的电压特性。
本发明的主要过程是1).前工序按常规工艺流程，2).取完成PN结的芯片，激光割圆后，3).用高抗蚀光刻胶加辅助层进行双重屏蔽，4).双面光刻，5).采用不同配比的腐蚀液一次成型制得类台面，6).清洗处理后，7).用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲线熔凝玻璃粉，反复熔凝成玻璃钝化膜，8).后接常规工艺。
本发明与已有技术相比主要有以下技术特点1、双重屏蔽低频大功率晶体管玻璃钝化技术的台面制作，是采用网格法或光刻法保护腐蚀台面，但此芯片面积小，以Φ50mm硅片，芯片5mm为例，一片硅片中有60个芯片，腐蚀过程中，有个别针孔也只是影响个别芯片。在本发明的大台面上，Φ50mm是一个芯片，如出现一个针孔，将使整个芯片报废，这就需要有较严密的保护层。本发明采用了铝层加高抗蚀光刻胶双重屏蔽，再进行腐蚀，是本发明的关键技术之一。
2、台面造型在电力半导体器件中，要得到高的击穿电压，台面造型是非常重要的。本发明以前，常规工艺采用正、负斜角结构，一般正斜角30°，负斜角3°-6°，依靠机械磨削工艺及手工操作来掌握台面的角度，角度不易控制，影响击穿电压，得到高的电压是极为困难的，另外，磨角占用面积大，玻璃膜涂复后易裂，这是玻璃钝化用于大台面半导体器件的难点。本发明1).在芯片的双面同时制作类台面，2).采用不同配比的腐蚀液进行双面腐蚀，3).在芯片表面的25mm处拓宽，底端达PN结处，使腐蚀槽成为类台面。
取代了常规工艺在芯片单面实行正、负斜角，并可得到正向电压和反向电压的对称性，更主要的是能够顺利地进行玻璃钝化。
3、玻璃钝化膜的制备在本发明以前，玻璃钝化膜是用于低频大功率晶体管上，耐压最高在700～800V，膜厚不需太厚，一般利用电泳法一次成型。而本发明是用于Φ50mm大台面晶闸管上，耐压在1400～2800V，大大超过了以往的玻璃钝化膜的耐压程度。因此，要形成表面稳定性好的玻璃钝化膜，玻璃粉的选择和玻璃钝钝化膜的厚度是十分重要的。因此，我们1).选择BT稳定性好的ZnO系玻璃，用博士刀刮涂法，涂覆于类台面(双面)，2).根据玻璃的DTA曲线熔凝制备第一层玻璃钝化膜，出炉后再反复第二遍，3).第三遍涂复化学稳定性好的PbO系玻璃，以避免后工序中酸处理的损害。
这样就成功地完成了玻璃钝化膜的制备，保证了玻璃钝化膜的厚度。
采用本发明，可增加阴极面积，省时省力，避免崩边、破损，提高成品率，减小漏电流，高温特性好，电压最高达到2800V。
以Φ50mm芯片为例。
图l所示，取已形成PN结割圆后的芯片1，在芯片1上双面蒸铝作为辅助层2，涂覆高抗蚀光刻胶3。
图2所示，在芯片1双面光刻出所需图形，去掉部分高抗蚀光刻胶3。
图3所示，芯片1双面台面内去掉部分辅助层2。
图4所示，采用不同配比的腐蚀液，按顺序腐蚀，一次成型，制得类台面4。
图5所示，清洗处理芯片1，去掉高抗蚀光刻胶3和辅助层2，利用博士刀刮浆法把ZnO系玻璃粉填充于类台面4内进行熔凝形成玻璃钝化膜5。
图6所示，重复熔凝一次，形成玻璃钝化膜6。
图7所示，把PbO系玻璃粉填充于类台面4内进行熔凝形成玻璃钝化膜7。
本发明的实施例为以KP1000A、2000V为例，1).前工序按常规工艺，2).取激光割园芯片1，双面蒸铝形成辅助层2，涂覆高抗蚀光刻胶3，3).进行双面光刻，4).腐蚀液放在冰水内，在5°条件下腐蚀，把芯片1置入6∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)腐蚀液内T＝20’，取出芯片1直接放入4∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)腐蚀液内T＝4’，取出芯片1放入腐蚀液7∶3∶2∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH∶HClO4)腐蚀液内T＝1’，制得类台面4，
4).将芯片1置于水中清洗处理，5).用ZnO系玻璃粉加无离子水搅拌均匀成浆状，6).用博士刀刮浆法填充于类台面4内(双面刮涂)，7).投炉后根据玻璃的DTA曲线熔凝制备第一层玻璃钝化膜5，8).自然降温，用同样的方法，第二遍用ZnO系玻璃粉形成玻璃钝化膜6，9).第三遍用PbO系玻璃粉形成玻璃钝化膜7，10).接后工序。
权利要求
1.大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，前后工序按常规工艺流程，取完成PN结的芯片1，激光割圆后，其特征在于台面的玻璃钝化过程，1)用高抗蚀光刻胶3加辅助层2进行双重屏蔽，2)双面光刻，3)采用不同配比的腐蚀液一次成型制得类台面4，4)清洗处理后，用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲线熔凝玻璃粉，反复熔凝成玻璃钝化膜5、6、7。
2.根据权利要求1所述的大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，所述双重屏蔽，其特征在于，双面蒸铝形成辅助层2，并涂覆高抗蚀光刻胶3。
3.根据权利要求1所述的大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，其特征在于，1).在芯片1的双面同时制作类台面4，2).采用不同配比的腐蚀液进行双面腐蚀，3).在芯片1表面的25mm处拓宽，底端达PN结处，使腐蚀槽成为类台面4。
4.根据权利要求1所述的大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，所述不同配比的腐蚀液，其特征在于，按使用顺序其配比以次为1)6∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)；2)4∶1∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH)3)7∶3∶2∶1(HNO3∶HF∶CH3CooH∶HClO4)。
5.根据权利要求1所述的大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法，所述用ZnO、PbO系玻璃粉涂覆，按玻璃粉的DTA曲线熔凝玻璃粉，反复熔凝成玻璃钝化膜(5、6、7)，其特征在于，1).将芯片1置于水中清洗处理，2).玻璃粉加无离子水搅拌均匀成浆状，3).用博士刀刮浆法填充于类台面4内(双面舌涂)，4).投炉后根据玻璃的DTA曲线熔凝制备第一层玻璃钝化膜5，5).自然降温，用同样的方法，第二遍用ZnO系玻璃粉形成玻璃钝化膜6，6).第三遍用PbO系玻璃粉形成玻璃钝化膜7。
全文摘要
本发明涉及大台面电力半导体器件的玻璃钝化方法。在已有技术中，用硅橡胶钝化法生产的大台面晶闸管的漏电流大、耐压特性差。本发明采用双重屏蔽，不类台面腐蚀一次成型，反复熔烧玻璃粉制备玻璃钝化膜。本发明可广泛的用于大台面器件的系列产品钝化，性能可靠、高温特性好，耐压在1400-2800V，便于大批量生产。
文档编号H01L21/316GK1117204SQ95110389
公开日1996年2月21日 申请日期1995年3月17日 优先权日1995年3月17日
发明者庄惠照, 薛成山, 王显明 申请人:山东师范大学