一种IGBT芯片的蚀刻优化方法与流程

本发明涉及igbt芯片，具体涉及一种igbt芯片的蚀刻优化方法。

背景技术：

1、igbt(绝缘栅双极型晶体管)是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件。其结构主要由一个p型半导体形成的阴极岛和n型半导体形成的阳极区域构成，中间由一个绝缘层分隔。通过在栅极上施加电压，可以控制阴极岛和阳极之间的导通和截止状态。在制造igbt芯片的过程中，蚀刻是关键的工艺步骤之一，其主要目标是确保半导体结构按照预期的形状和大小进行加工，同时最大限度地减少对周围材料的损伤。现有的蚀刻技术通常依赖于预设的工艺参数，这些参数在处理不同批次或不同质量的igbt芯片时无法进行自我优化和改进。因此，往往会出现由于参数设置不准确而导致的侧壁形貌不良、台阶覆盖不均、表面粗糙度大等问题，这些问题会进一步影响igbt器件的性能和可靠性，导致生产效率低下和成品率下降。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种igbt芯片的蚀刻优化方法，用于解决上述问题。

2、本发明实施例提供了一种igbt芯片的蚀刻优化方法，解决了现有的蚀刻技术依赖于预设的工艺参数，这些参数在处理不同批次或不同质量的igbt芯片时无法进行自我优化和改进，造成因参数设置不准确而导致的侧壁形貌不良、台阶覆盖不均、表面粗糙度大等问题，进而igbt芯片导致生产效率低下和成品率下降的问题。鉴于上述问题，本发明提出如下技术方案。

3、一种igbt芯片的蚀刻优化方法，包括：

4、包括如下步骤：

5、s1、建立数据库，并设定初始数据；

6、s2、根据数据库设计反应离子刻蚀(rie)模型；

7、s3、根据反应离子刻蚀(rie)模型开始蚀刻；

8、s4、在蚀刻过程中进行数据收集；

9、s5、利用大数据处理技术对收集到的数据进行分析；

10、s6、根据分析结果优化蚀刻过程并更新数据库。

11、进一步的，步骤s1中的数据库至少包含以下表单：

12、模型基础表单，表单字段包含生成模型所需常量，包含蚀刻时间、蚀刻液种类、蚀刻液浓度、刻蚀速率、选择比、方向性；

13、输入变量表单，模型所需的输入变量，包含反应蚀刻温度、真空度、气体种类、压力、温度、电场强度；

14、输出变量表单，模型所需的输出变量，包含侧壁形貌、沟槽深度、沟槽宽度等。

15、进一步的，步骤s2具体包括以下步骤：

16、s2.1,根据反应离子刻蚀(rie)过程的物理化学原理，建立相应的物理模型；

17、s2.2，将物理模型转化为数学模型，并使用有限元方法进行数值求解得到输出变量的预测值；

18、s2.3，验证模型，将模型的预测结果与实验数据进行比较，验证模型的准确性和可靠性，如果模型预测与实验结果差异较大，需要调整模型参数或修改模型的物理和数学模型；

19、s2.4，将经过验证的反应离子刻蚀(rie)模型应用于igbt芯片的蚀刻过程中，用于指导实验和优化工艺参数。

20、进一步的，物理模型建立以及最终求解输出变量的预测值的具体过程如下：

21、离子运动方程：

22、化学方程式：r(m)＝k*m^n；

23、式中：m为离子浓度，d为离子的扩散系数，是拉普拉斯算子也叫二阶张量算符，v为离子的速度，▽是梯度算符，e为电场强度，r为反应速率常数，k为反应速率常数,n为反应动力学指数；

24、依据有限元方法进行数值求解，

25、第一步，划分网格，将半导体芯片表面划分为若干个小单元，形成网格；

26、第二步，初始化，给定初始条件，即每个网格内的离子浓度为m0；

27、第三步，迭代求解：在每个时间步长内，根据离子运动方程和化学反应方程，更新每个网格内的离子浓度。逐步迭代求解直到达到预定的时间步长；

28、第四步，结果输出，输出每个时间步长内的离子浓度分布、刻蚀深度等参数。

29、进一步的，步骤s3的具体步骤如下：

30、s3.1，清洗半导体芯片表面，去除表面的污垢和杂质；

31、s3.2，在半导体芯片表面涂覆一层保护层，以防止蚀刻过程中对芯片表面的损伤；

32、s3.3，依据反应离子刻蚀(rie)模型开始刻画；

33、s3.4，在完成蚀刻后，清洗半导体芯片表面，去除残留的蚀刻剂和杂质；

34、s3.5，去除表面的保护层，恢复半导体芯片的原始表面。

35、进一步的，步骤s4在数据收集时，利用图像识别技术，对蚀刻后的芯片进行微观结构分析，获取侧壁形貌、沟槽深度、沟槽宽度参数，同时模型基础表单和输入变量表单中的常量变量也需要进行收集并生成临时表单。

36、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

37、1、通过建立表单数据的方式设定初始数据，并依据初始数据库设计反应离子刻蚀(rie)模型，收集蚀刻过程中的相关数据，并通过大数据处理技术加快数据分析速度和提高分析准确率，实现对igbt芯片蚀刻过程的精细化管理，此过程中还可以发现数据中的隐藏规律和趋势，为生产决策提供更准确的参考依据。

38、2、每一次的芯片蚀刻都是对数据库相关数据更新优化的过程，同时下一次的反应离子刻蚀(rie)模型的设计方案也在重复自我优化，从而提升芯片蚀刻的良品率。

39、3、利用机器学习算法对生产数据进行预测，有助于提前发现问题并采取相应措施，降低生产成本。

40、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

41、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，步骤s1中的数据库至少包含以下表单：

3.根据权利要求1所述的igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，步骤s2具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，物理模型建立以及最终求解输出变量的预测值的具体过程如下：

5.根据权利要求1所述的igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，步骤s3的具体步骤如下：

6.根据权利要求1所述的igbt芯片的蚀刻优化方法，其特征在于，步骤s4在数据收集时，利用图像识别技术，对蚀刻后的芯片进行微观结构分析，获取侧壁形貌、沟槽深度、沟槽宽度参数，同时模型基础表单和输入变量表单中的常量变量也需要进行收集并生成临时表单。

技术总结
一种IGBT芯片的蚀刻优化方法，涉及IGBT芯片技术领域，包括如下步骤：第一步、建立数据库，并设定初始数据；第二步、根据数据库设计反应离子刻蚀(RIE)模型；第三步、根据反应离子刻蚀(RIE)模型开始蚀刻；第四步、在蚀刻过程中进行数据收集；第五步、利用大数据处理技术对收集到的数据进行分析；第六步、根据分析结果优化蚀刻过程并更新数据库。解决了现有的蚀刻技术依赖于预设的工艺参数，这些参数在处理不同批次或不同质量的IGBT芯片时无法进行自我优化和改进，造成因参数设置不准确而导致的侧壁形貌不良、台阶覆盖不均、表面粗糙度大等问题，进而IGBT芯片导致生产效率低下和成品率下降的问题。

技术研发人员：王丕龙,王新强,杨玉珍
受保护的技术使用者：青岛佳恩半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1