[发明专利]一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法

说明书

本发明公开了一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，涉及功率半导体器件领域。本发明包括步骤：将芯片扩散完成的芯片进行腐蚀沟槽，并在完成后，增加一次去离子水超声工序，将表面清洗干净；使用多功能薄膜磁控溅射系统进行涂聚酰亚胺液；然后进行聚酰亚胺液的固化工艺；进行固化后清洗；将经上述处理工艺的硅片进行焊接面镀钛、镍、银，然后进行烘干处理；晶圆的划片。本发明解决传统GPP工艺功率半导体PN结使用玻璃粉钝化，防止玻璃固化后划分引起的潜在失效问题；利用聚酰亚胺的聚合物所特有的绝缘性，对于保护功率器件PN结的保护具有高韧性、容易控制、高可靠性的优点。

技术领域

本发明属于功率半导体器件领域，特别是涉及一种用于功率半导体PN 结保护的工艺方法。

背景技术

半导体是依赖PN结而获得电压，随着汽车电子、物联网、智能智造以及人工智能的高速发展，对于半导体的需求越来越多；对于半导体功率器件高稳定性要求越来越严酷；产品的低温特性均基本没有问题，而高度条件的性能存在失效风险；传统功率半导体的PN结保护主要为OJ(open junction)酸洗和GPP玻璃钝化工艺，OJ工艺的高温使用温度普遍在100℃，部份可以达到150℃；GPP玻璃钝化器件(Glassivation passivation parts) 是使用玻璃粉在800℃烧结；使用温度可以满足要求，玻璃的划片和裂片过程容易引起隐裂导致的产品不稳定。

本发明专利提出的聚酰亚胺(Polyimide)SCP5050保护PN结，本工艺的保护温度在343℃(650F)，可以覆盖大部份汽车电子、工业控制产品的产品性能要求，减小产品失效PPM值，对于半导体行业具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种用于功率半导体PN结保护的工艺方法，包括如下步骤：

S01：将芯片扩散完成的芯片进行腐蚀沟槽，并在完成后，增加一次去离子水超声工序，将表面清洗干净；具体采用质量百分比21％硝酸、21％冰乙酸以及58％氢氟酸对N型面腐蚀，沟槽深度到达P衬底层的1/3，混酸温度控制在8.5～11℃，并用去离子水冲净；

S02、使用多功能薄膜磁控溅射系统进行涂聚酰亚胺液，具体采用磁控溅射设备并控制溅射厚度为18-25um；

S03：然后进行聚酰亚胺液的固化工艺，具体采用三次保持温度法，使用真空加热固化，升温到110℃，保持30min；再升温到150℃，保持45min，去除液体溶剂，继续将温度升到265℃，保持30min；防止出现气泡，升温速度控制在6到7℃/min；

S04：进行固化后清洗；

S05：将经上述处理工艺的硅片进行焊接面镀钛、镍、银，然后进行烘干处理；

S06：晶圆的划片。

进一步地，所述工艺方法能够通过聚酰亚胺保护对功率半导体PN结进行保护，在343℃仍具有良好的特性，重量相比玻璃粉的包封轻63％。

进一步地，所述多功能薄膜磁控溅射系统溅射厚度为大于10um,绝缘耐压达到1200V，溅射厚度为20um,绝缘耐压达到2200V。

进一步地，所述步骤S04中固化后清洗具体是使用去离子超声清洗二次，每一次持续时间为90-100s，去除可能因多功能薄膜磁控溅射系统涂聚酰亚胺液聚集的离子；第二次清洗更换新洗槽，使用纯水进行120-150s清洗，再进行175℃烘烤。

进一步地，所述步骤S06采用聚酰亚胺工序，其硬度与传统玻璃烧结相比小，速度为常规划片速度的2-2.5倍。

本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：