一種半導體臺面及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導體臺面，其中，PN結(jié)交界面延伸至該半導體臺面的表面，應用于半導體【技術(shù)領(lǐng)域】，該半導體臺面包括：由第一鈍化膜和覆蓋于第一鈍化膜上的第二鈍化膜形成的鈍化層；在鈍化層上形成的保護層，本發(fā)明同時公開了制作該半導體臺面的工藝步驟，包括：在該半導體臺面上沉積類金剛石膜以形成第一鈍化膜，在第一鈍化膜上涂覆有機膜用以形成第二鈍化膜，第一鈍化膜和第二鈍化膜形成鈍化層；在鈍化層上灌注保護橡膠以形成保護層。本發(fā)明采用雙層鈍化膜形成鈍化層，可以實現(xiàn)鈍化層與半導體臺面的良好接觸性能，提升可靠性，還可以屏蔽負電性的保護層對半導體臺面的電場影響，改善半導體器件的阻斷耐壓。
【專利說明】一種半導體臺面及制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種半導體臺面及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在大功率半導體器件的表面，尤其是PN結(jié)的交界面延伸至表面的區(qū)域，容易被電離子、化學物質(zhì)、水等污染。若半導體器件表面被污染則會造成該器件的漏電流增大、阻斷電壓降低，使得該器件的可靠性降低，甚至導致該器件失效。所以，必須對半導體器件的表面，尤其是表面的PN結(jié)區(qū)域進行處理。
[0003]半導體器件的邊緣通常設(shè)置臺面，器件中的PN結(jié)的交界面延伸至該臺面。臺面設(shè)計包括臺面的表面鈍化。表面鈍化是指在器件臺面的表面覆蓋一層或多層保護膜，使得臺面的表面不直接接觸外界，可用于保證臺面區(qū)域不會被機械損傷、不會被滲透進雜質(zhì)離子/分子。但是，目前通常采用的保護膜材料與半導體臺面接觸不好或者粘附性較差，形成的保護膜易發(fā)生脫落或者致密性不高而產(chǎn)生空洞。
[0004]通常，為了增大半導體器件的介電擊穿電阻以及機械保護性，會在其保護膜上增加一層保護橡膠作為保護層。該保護橡膠帶負電性，會對延伸到半導體臺面的PN結(jié)的交界面的電場產(chǎn)生影響，從而會對半導體器件的性能產(chǎn)生影響。
[0005]基于上述情況，亟需一種能保持鈍化層與半導體臺面接觸良好并且能屏蔽保護層負電性的半導體臺面及其制作方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種既能保持保護膜與半導體臺面接觸良好并且能屏蔽保護層負電性的半導體臺面及其制作方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導體臺面，其PN結(jié)交界面延伸至所述半導體臺面的表面，所述半導體臺面包括:
[0008]由第一鈍化膜和覆蓋于所述第一鈍化膜上的第二鈍化膜形成的鈍化層；
[0009]在所述鈍化層上形成的保護層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一鈍化膜為類金剛石膜。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二鈍化膜為有機膜。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述有機膜為帶正電性的有機膜。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護層為保護橡膠。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，制作如上任一項所述的半導體臺面的方法，包括以下步驟:
[0015]在所述半導體臺面上沉積類金剛石膜以形成第一鈍化膜；
[0016]在所述第一鈍化膜上涂覆有機膜用以形成第二鈍化膜，所述第一鈍化膜和所述第二鈍化膜形成鈍化層；
[0017]在所述鈍化層上灌注保護橡膠以形成保護層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，形成所述第一鈍化膜包括:
[0019]采用PECVD工藝沉積類金剛石膜；
[0020]對所述類金剛石膜進行退火工藝處理以形成第一鈍化膜。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，形成所述第二鈍化膜包括:
[0022]在所述第一鈍化膜上涂覆一層液態(tài)有機膜；
[0023]將所述液態(tài)有機膜在溫度〈=3000C的條件下進行烘干固化以形成第二鈍化膜；
[0024]確認所述第二鈍化膜是否有空洞，如有空洞，則重新生成第二鈍化膜。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，形成所述保護層包括:
[0026]將所述鈍化層上灌注的保護橡膠在溫度〈=300°C的條件下進行烘干定型以形成保護層。
[0027]本發(fā)明帶來了以下有益效果:
[0028]本發(fā)明采用雙層膜設(shè)計，即在沉積的類金剛石膜形成的第一鈍化膜上涂覆一層帶正電性的有機膜形成第二鈍化膜，第一鈍化膜和第二鈍化膜形成鈍化層。該方法工藝簡單，可以實現(xiàn)鈍化層與半導體臺面的良好接觸性能，提升可靠性，還可以屏蔽負電性的保護層對半導體臺面的電場影響，改善半導體器件的阻斷耐壓性能。
[0029]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹:
[0031]圖1為現(xiàn)有的一個半導體臺面的剖面圖；
[0032]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體臺面的剖面圖；以及
[0033]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制作本發(fā)明所述半導體臺面的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0035]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一個半導體臺面的剖面圖。此處以半導體二極管為例來說明現(xiàn)有技術(shù)中半導體器件的PN結(jié)的交界面處的鈍化結(jié)構(gòu)。如圖1所示，上部為P+型區(qū)域，對應陽極發(fā)射極I ;下部為N型區(qū)域，對應陰極發(fā)射極2 ;P+型區(qū)域和N型區(qū)域之間為PN結(jié)交界面3。在半導體器件的邊緣進行磨角形成半導體臺面。在該半導體臺面上設(shè)置有鈍化層4和保護層5，其中鈍化層4設(shè)置于半導體臺面上，保護層5覆蓋于鈍化層4上。
[0036]常用于做鈍化層4的材料主要有:多晶硅膜、有機膜和類金剛石膜。其中，多晶硅膜粘附性較差，易發(fā)生脫落。有機膜易于在工藝過程中摻入氣泡，固化時氣體揮發(fā)從而產(chǎn)生空洞，影響鈍化成膜的致密性和可靠性。類金剛石膜致密性高(空洞少)，與硅粘附性好，電阻率高(寄生電流小)，可靠性高。在以上所述的三種鈍化材料中，類金剛石膜為目前比較理想的鈍化材料，但類金剛石膜的可行厚度不超過0.5um。若類金剛石膜過厚，其表面應力大易產(chǎn)生裂紋甚至脫落。并且，在成膜沉積速率一定時，增加膜厚必然增加工藝時間。同時，沉積成膜為發(fā)熱反應，工藝時間越長則工藝溫度越高，溫度過高會影響成膜的結(jié)構(gòu)特性及應力。
[0037]為了增大半導體器件的介電擊穿電阻以及機械保護性，通常會在鈍化層4上增加一層帶負電性的保護橡膠用作保護層5。保護層5對半導體器件中的P+型區(qū)域的正電荷有吸引作用，而類金剛石膜的可行厚度無法較好屏蔽保護橡膠的負電性對P+型區(qū)域的正電荷的影響。因此，負電性的保護橡膠由于吸附P+型區(qū)域的正電荷導致PN結(jié)的交界面電場發(fā)生改變，耗盡電場寬度減小，降低了半導體器件的阻斷耐壓。因此，需要對半導體臺面上的鈍化層4和保護層5進行處理以屏蔽保護橡膠的負電性對半導體臺面電場的影響，同時還要保證鈍化層與半導體臺面良好的接觸性能。
[0038]如圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體臺面的剖面圖。如圖2所示，在半導體臺面上沉積有第一鈍化膜4，在第一鈍化膜4上涂覆有第二鈍化膜6，第一鈍化膜4和第二鈍化膜6共同形成鈍化層。第一鈍化膜4采用類金剛石膜形成。第二鈍化膜6采用有機膜，有機膜優(yōu)選采用帶有正電性的有機膠。在第二鈍化膜6上設(shè)有保護橡膠形成的保護層5。
[0039]由于在第一鈍化膜4和保護層5之間設(shè)有第二鈍化膜6，保護層5中的負電荷距離半導體臺面的距離變大，保護橡膠中的負電荷吸附正電荷的能力減弱，聚集在P+型區(qū)域的半導體臺面表面處的正電荷密度減小。第二鈍化膜6的厚度越大，保護層5距離半導體臺面的表面距離越大，保護橡膠中的負電荷吸附正電荷的能力越弱，聚集在P+型區(qū)域的半導體臺面表面處的正電荷密度越小。當然，第二鈍化膜6的厚度不能設(shè)置的過小，否則，保護層5與半導體臺面的表面距離不足夠大，保護橡膠中的負電荷還是會引起P+型區(qū)域的半導體臺面處的正電荷聚集。在本發(fā)明的一個實施例中，第二鈍化膜6優(yōu)選采用帶有正電性的有機膠，其中的正電荷能夠補償部分保護層5中的負電荷。
[0040]通過增大保護層5與半導體臺面的距離和采用正電性的有機膠形成的第二鈍化膜就使得半導體臺面P+型區(qū)域的電場寬度由位置7擴展到了位置8，從而使得耗盡層的寬度變大，提升了半導體臺面的耐壓能力。該種方案主要針對電場向P+型區(qū)域擴展的半導體臺面結(jié)構(gòu)。
[0041]如圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制作本發(fā)明所述的半導體臺面的工藝流程圖。
[0042]如圖3所示，在步驟SOOI中，采用PECVD工藝沉積類金剛石膜以形成第一鈍化膜。PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體。等離子體化學活性很強，很容易發(fā)生反應，從而在基片上沉積出所期望的薄膜。
[0043]在本發(fā)明的一個實施例中，采用常規(guī)PECVD工藝在半導體臺面上沉積類金剛石膜。在低壓(0.1MPA)、高頻(13.56MHz)、低溫(<450°C )的條件下，將包括單一碳氫化合物或幾種碳氫化合物的混合物的氣源通過PECVD設(shè)備。調(diào)節(jié)PECVD設(shè)備中功率、氣壓、氣源流量等工藝參數(shù)來控制成膜的速度、質(zhì)量及厚度。在成膜的過程中，同時對承載半導體臺面的基板進行冷卻，以防止在成膜過程中溫度過高影響成膜的質(zhì)量。在該步驟中，利用與半導體臺面接觸良好的類金剛石膜作為第一鈍化膜，其致密性高，與半導體臺面的粘附性好，電阻率高，可靠性高。該第一鈍化膜的厚度一般不超過0.5um。在類金剛石膜形成第一鈍化膜后，采用退火工藝對第一鈍化膜進行處理以改善該第一鈍化膜的性能。
[0044]在步驟S002中，在第一鈍化膜上涂覆一層有機膜用以形成第二鈍化膜。在該步驟中，首先采用毛筆或針管在第一鈍化膜的表面涂覆一層液態(tài)有機膜。在本發(fā)明的一個優(yōu)選例子中，有機膜材料采用帶正電性的有機膠。然后將該液態(tài)有機膜在溫度〈=300°C的條件下進行烘干固化即形成第二鈍化膜。第二鈍化膜形成之后還要確認其表面是否有空洞，通常通過直接觀察就可確認第二鈍化膜是否有空洞。如果有空洞，則需要重新生成第二鈍化膜，如果沒有空洞則進入到下一步工藝處理。
[0045]在步驟SOOl中形成的第一鈍化膜和在步驟S002中形成的第二鈍化膜構(gòu)成鈍化層。
[0046]在步驟S003中，在鈍化層上灌注保護橡膠以形成保護層。在該步驟中，首先在鈍化層上灌注特定形狀的保護橡膠。此處的特定形狀依據(jù)該半導體臺面安裝位置的結(jié)構(gòu)和周圍電路元件的配置來確定。然后將該保護橡膠在溫度〈=300°C的條件下進行烘干定型即形成保護層。該保護層具有電隔離性，可以提高介電擊穿能力，還可起到對半導體器件封裝定位的作用。目前，通常采用的保護橡膠帶有負電性，會對PN結(jié)區(qū)域的電場產(chǎn)生影響。通過步驟S002的處理，可以減輕保護橡膠對PN結(jié)區(qū)域的電場影響。
[0047]雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體臺面，其PN結(jié)交界面延伸至所述半導體臺面的表面，其特征在于，所述半導體臺面包括: 由第一鈍化膜和覆蓋于所述第一鈍化膜上的第二鈍化膜形成的鈍化層； 在所述鈍化層上形成的保護層。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體臺面，其特征在于，所述第一鈍化膜為類金剛石膜。
3.如權(quán)利要求2所述的半導體臺面，其特征在于，所述第二鈍化膜為有機膜。
4.如權(quán)利要求3所述的半導體臺面，其特征在于，所述有機膜為帶正電性的有機膜。
5.如權(quán)利要求4所述的半導體臺面，其特征在于，所述保護層為保護橡膠。
6.制作如權(quán)利要求1?5中任一項所述的半導體臺面的方法，其特征在于，包括以下步驟: 在所述半導體臺面上沉積類金剛石膜以形成第一鈍化膜； 在所述第一鈍化膜上涂覆有機膜用以形成第二鈍化膜，所述第一鈍化膜和所述第二鈍化膜形成鈍化層； 在所述鈍化層上灌注保護橡膠以形成保護層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述第一鈍化膜包括: 采用PECVD工藝沉積類金剛石膜； 對所述類金剛石膜進行退火工藝處理以形成第一鈍化膜。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述第二鈍化膜包括: 在所述第一鈍化膜上涂覆一層液態(tài)有機膜； 將所述液態(tài)有機膜在溫度〈=300°C的條件下進行烘干固化以形成第二鈍化膜； 確認所述第二鈍化膜是否有空洞，如有空洞，則重新生成第二鈍化膜。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述保護層包括: 將所述鈍化層上灌注的保護橡膠在溫度〈=300°C的條件下進行烘干定型以形成保護層。
【文檔編號】H01L21/56GK104409426SQ201410613928
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】張弦, 陳芳林, 顏驥, 邱凱兵, 高建寧, 王政英 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司