[发明专利]提高硅高压平面器件击穿电压的良品率的方法

说明书

本发明属于化学清洗。

硅高压器件的芯片有台面与平面之分。相对于台面而言，平面结构具有不少优越性。为了避免平面结构中P-N结终止在表面上而引起对击穿电压的影响，近年来发展了各种高压芯片的P-N结终端技术，使得平面芯片的击穿电压迅速接近了理想值，是当今高压硅器件发展的方向。由于平面芯片的P-N结终端是在表面，而表面极易产生机械损伤、杂质沾污、表面与界面的悬挂键的沾污，再加上高温加工过程的二次缺陷也大量集中在表面区，从而使平面高压芯片的击穿电压一般制约于表面击穿，导致表面击穿对表面制备工艺十分敏感。

完美的表面制备工艺需要技术密集的一系列基础条件（如超净厂房、超纯气体与化工材料，先进的设备等）和严格的工艺操作。正如：国内外大功率晶体管发展动态”（见1991年第3期“半导体技术”杂志）以及“彩电晶体管的国产化及其质量控制”（见第1期“亚光通讯”杂志）所言：由于基础条件不能满足要求，尽管使用了先进的设备，仍使器件生产在成品率、可靠性、价格等各方面存在着很大的问题。从而使许多器件厂家在进行硅高压平面器件的生产工艺时，尽管使用了最好的原材料与严格的工艺操作，但击穿电压的良品率仍较低，稳定性也差。

本发明的目的是提供一种有效的表面清洗腐蚀剥离方法，使硅高压平面芯片加工过程中产生的表面损伤、沾污、缺陷等能有效地去除，得到较完美的表面，提高表面击穿电压，从而提供击穿电压的良品率，提高硅高压平面器件的良品率。

本发明的重要特点是当芯片加工的主要高温工艺完成后，将终端区的硅表面裸露，用化学清洗的方法对裸露的硅表面进行腐蚀剥离。

本发明的清洗腐蚀剥离工艺简单、实用、解决了基础条件与工艺水平相对较差的情况下，可以确保硅高压平面器件的击穿电压有较高的良品率。

下面详细论述本发明。生产硅高压平面芯片时虽然一开始就采用了最好的硅材料，但由于基础条件（主要是气体与化工材料）满足不了高压芯片的要求，或者工艺操作稍不严格，在芯片加工的漫长工艺过程中不知不觉地在硅表面引起了损伤、沾污、缺陷等，导致击穿电压的良品率与稳定性较低，再反回去寻找工艺上的原因，一般很难确定具体问题的所在。本发明的工艺有效地解决了这一难题。

硅高压平面芯片的P-N结一般有着合理的终端设计。终端是P-N结耐压的主要承受区。终端区表面的损伤、沾污、缺陷严重影响了击穿电压，本发明的清洗腐蚀剥离工艺有效地去除了这些损伤、沾污、缺陷等。

为了能有效地清洗腐蚀剥离终端区，而又不使芯片的其它有源区受影响，首先用光刻腐蚀的方法将终端区的硅表面裸露，而对芯片的其它有源区保护好，基保护法可用光刻，氧化等方法，为了使光刻胶能有效地保护该保护的有源区，在腐蚀剥离过程中光刻胶不脱落，用氟化轰击对光刻胶进行处理。

本发明的清洗腐蚀剥离工艺的实施时机选择在芯片加工的高温工艺之后进行。清洗腐蚀剥离工艺所用的腐蚀剂主要由硝酸、冰醋酸、氢氟酸组成，其比例为HNO₃∶HAC∶HF＝50～80∶1～25∶1～5（体积比）腐蚀剥离时间为4分～15分，温度为5℃～25℃。芯片经过这种清洗腐蚀剥离后，有效地去除了表面的损伤、沾污、缺陷等。再在表面生长一层适当的钝化层。这样硅高压平面芯片的击穿电压的良品率即可显著提高。