[其他]台面半导体器件玻璃钝化工艺

说明书

本发明属于台面半导体器件生产工艺。

在已有技术中，对于PN结台面形成的形状和 覆盖PN结台面的钝化保护，其传统方法是在扩散好 的单晶片上覆盖一种蜡质膜层后，再以氢氟酸——硝 酸系腐蚀液进行腐蚀处理或用刀片切槽法来形成台 面，然后在台面沟槽内用二氧化硅或有机硅、氮化硅 及硅橡胶等进行保护。使用这种保护方法生产的台 面半导体器件的稳定性、可靠性和耐压强度等性能指 标很差。已有的利用氧化物玻璃粉涂敷PN结台面 的方法，现在多采用淀积法、刮泥法、网漏法、电泳法 等，其中电泳法是比较先进的，但由于所用的电解质 为HF、HNO₃、NH₃、Mn(NO₃)₂等，在台面沟槽涂敷 玻璃粉时，其均匀性和表面光洁度不易掌握，难以重 复，且玻璃粉翻出台面，严重地影响了引线孔的形 成。另外，涂敷玻璃粉后的该类器件，在烧结炉内熔 烧玻璃时，传统的方法是向炉内通入氮气进行保护， 使用该方法的弊病是钝化的玻璃层内所产生的气泡 难于排除，影响了该类器件的稳定性、可靠性和耐压 强度。

参见：日本特许公报：昭55-138263.昭55-148429. 昭56-29381.昭56-142643.昭57-208148. 昭58-132.昭58-12216.昭58-34924.

美国专刊公报：3706597.     4156250.

HOIL专刊公报：21/316.   21/78               23/30  25/08

本发明针对已有技术的不足之处，提供一种新的 台面半导体器件玻璃钝化工艺，提高该类半导体器 件，制别是高反压器件的稳定性，可靠性和耐压强 度。

本发明的构思是，单晶片扩散完成之后，在形成 PN结台面沟槽时，先形成一个较宽的台面，然后在 其中再形成一个较窄的台面。完成后的台面沟槽为 一个台阶状的台面沟槽。

上述台面沟槽形成之后，用电泳法将玻璃粉涂敷 于台面沟槽之中。在用传统的电泳法涂敷玻璃粉时， 玻璃生长翻出台面，表面的二氧化硅上也生长了玻璃 颗粒，严重影响了引线孔的形成。本发明解决该问题 的方法是，在酮类或醇类电泳液中配合加入锌系、铅 系或硼系玻璃粉形成的悬浮液中，再加入 1×10^-2克分子浓度至5×10^-8克分子浓度的高纯度 硝酸铝电解质，当电场为20V/cm-300V/cm时， 可获得台面沟槽内涂敷的玻璃粉不超出台面的效 果。

对涂敷玻璃粉后的台面，传统的方法是在通入氮 气的烧结炉中熔烧，其缺点是在玻璃钝化层的内里和 表面产生许多气泡，严重影响该类半导体器件的电气 性能。本工艺是把涂敷玻璃粉后的台面芯片放在通 入纯氧的烧结炉内熔烧，根据各类玻璃的不同 DTA特性，适当掌握氧气的流量在0.11/分- 11，分范围内变化，可以完全解决玻璃钝化层内的气 泡问题。

本工艺通过改变台面造型和在电泳液中加入适 量硝酸铝电解质的方法，解决了传统玻璃钝化工艺存 在的玻璃粉生长翻出台面，涂敷的玻璃粉的均匀性， 表面光洁性不易掌握，难以重复等问题。使台面涂敷 的玻璃粉不超出台面，表面光洁，厚度均匀可控。通 过改变在氮气中熔烧玻璃为在钝氧中熔烧，获得了钝 化玻璃层中完全没有气泡的结果，从而提高了台面半 导体器件的可靠性、稳定性和耐压强度等电气性能。

本工艺的实施方法如下：以3DD系列台面高 反玉晶体三极管为例，磷扩散完毕的片子经清洗烘干 后以光刻法先形成较宽的台面沟槽，然后涂上保护 膜层，在其中以常规腐蚀液腐蚀较深的窄槽。沟槽形 成之后，去胶清洗干净，然后放入上述电泳液内进行 电泳，沟槽内长满玻璃，再将此类涂敷玻璃后的硅片 放入高温烧结炉内熔烧，根据不同玻璃的DTA曲 线适当掌握氧气的流量，出炉后光刻引线孔，完成后 工序。