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硅二极管GPP芯片电泳法玻璃钝化工艺

随着半导体技术的发展，对半导体表面钝化的要求越来越高，作为二极管

一种钝化材料，无疑应具备：一是良好的电气性能和可靠性。包括电阻率、介电

强度、离子迁移率等。材料的引入不应给器件带来副作用；二是良好的化学稳定

性。半导体工艺是用化学试剂开展的工艺，作为器件的钝化材料，应有一定的抗

化学腐蚀能力；三是可操作性。工艺要简单，重复性好，能与器件制造工艺相容，

材料的膨胀系数要与硅材料相一致或接近；四是经济性。可大批量生产，制造成

本要低，有市场竞争力，材料和工艺有强大的生命力和开发潜力。根据上述要求，

近年来市场上出现的利用半导体钝化专用玻璃制作玻璃钝化硅二极管（GPP）

芯片就是一种较为理想的半导体钝化材料。目前，使用玻璃钝化硅二极管（GPP）

芯片的呼声越来越高，并得到电子行业内人士的普遍认可。这种GPP芯片工艺

为半导体平面工艺、台面工艺和玻璃烧结工艺于一体，是在硅扩散片金属化之前

（玻璃钝化工艺温度允许也可之后），使用光刻胶掩膜及刻蚀V型槽（或机械

式划V型槽）的台面。然后，在结表面涂敷玻璃粉以便进行台面钝化处理。玻

璃粉料是由某些粘合剂及高纯度的微细玻璃粉混合组成的悬浮液。将玻璃粉悬浮

液按一定的工艺方法涂敷于V型槽内，在高温下粘合剂被烧掉，玻璃熔化并在

整个结的表面上形成密封保护层。涂敷玻璃常用的主要有三种方法：医用手术刀

法、电泳法和光致抗蚀剂法。本文重点介绍电泳法制作玻璃钝化二极管芯片工艺。

这种方法机理是将玻璃粉和有机溶剂（甲醇或异丙醇）配制成悬浮液，井在

悬浮液内加入适量的活性剂28%的氨水和醋酸纤维素。活性剂的作用是使玻璃

粉粒子带负电，以增强颗粒运动，形成致密坚实的玻璃层。醋酸纤维素作粘接剂，

在直流电场作用下，带负电的玻璃颗粒向正电极上硅片方向运动，并淀积在硅片

上。电泳法淀积需一固定的电子装置，硅片被固定在电极上（正电）。电泳时，

将直流电压加到100--200V/cm场强，直流电流在0.5ｍＡ之间，这时，可用注

射器向电泳液内加入活性剂，直流电流随之升至１ｍＡ，并维持到淀积结束。电

泳法淀积的特点是可以进行选择性钝化，而且硅片两面可以同时淀积，尤其适宜

于可控硅器件的钝化膜制造。但在电泳法中活性剂对淀积成功很关键，活性剂的

加入会降低电泳液寿命，随着电泳液寿命的变化，活性剂加入量每次都不一样，

工艺宽容度较小，加上其他各种原因，使电泳法的批次重复性较差。电泳法制作

玻璃钝化二极管芯片的工艺流程如下：

选择硅片→硅片清洗→磷预淀积→单面喷砂（减薄）→硼扩散及磷再

分布→双面喷砂去氧化层→氮气或氧气退火（需要时）→铂扩散及扩散后的

表面腐蚀处理和清洗（需要时）→V型槽台面腐蚀→生长二氧化硅膜或LPCVD

淀积氮化硅膜（钝化保护）→玻璃钝化→ＨＦ漂洗（腐蚀）硅表面→双面镀

镍（电极）→晶圆划片－→分片、清洗、包装。主要相关生产工艺介绍如下：

1、挑选具有合适电阻率和厚度的N型硅单晶片

采用N型直拉单晶硅。硅片电阻率：15-20、20-25Ω·cm，选择原始硅片厚

度约270±10?m；电阻率25-30、30-35、35-40、40-45、45-50Ω·cm，应选择

厚度约290±10m。

μ

注：以上电阻率所对应的击穿电压VR大约为：600-900、900-1100、

1000-1200、1200-1400、1400-1600、1500-1600、1600-1700。

2、硅片的清洗

硅片表面清洗是制造半导体器件的重要环节，用混合酸、清洗剂和纯水在清

洗槽或超声波清洗机内清洗硅片，使其表面洁净并烘干。

清洗过程：3号液腐蚀3-5分钟－→1号液煮沸2－3分钟－→2号液煮沸2

－3分钟－→超纯水冲洗。

⑴1号液配比：氨水：H2O2：超纯水＝1：2：5；

⑵2号液配比：HCI：H2O2：超纯水＝1：2：8；

⑶3号液配比：硝酸：氢氟酸：冰醋酸=3：3：1。

最后用HF:H2O＝1：10漂10－20秒，除去硅片表面自然氧化层，用超纯

水冲洗、烘干备用。

3、磷预淀积扩散

磷源：P60纸质磷源。

在每两片硅片中间放