GCT芯片阴极梳条修理工艺方法技术

本发明专利技术涉及GCT芯片梳条修理工艺方法，先在梳条上蒸一层铝层A，提高梳条与门极区的纵向高度，增加纵向阴极梳条与门极区隔离间隔。然后在梳条和门极区同时再蒸一层铝层B，提高了门极区和梳条图形加工质量，有利于提高芯片的性能；给芯片的上表面覆盖一层光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层；然后针对极个别不合格梳条，除了铲除铝层外，还增加了研磨该梳条的工艺方法，使该梳条高度与门极区电极铝层相平；之后在不合格梳条上涂绝缘保护材料，绝缘该梳条，使之不与阴极钼片接触，屏蔽该失效梳条带来的负面影响。使用该工艺方法可以挽救大量芯片，使成品率显著提高。实践还证明，芯片性能未受影响情况下，使用本发明专利技术成品率至少提高30％。使用本发明专利技术成品率至少提高30％。使用本发明专利技术成品率至少提高30％。

【技术实现步骤摘要】
GCT芯片阴极梳条修理工艺方法


[0001]本专利技术涉及功率半导体器件的制造
，具体涉及到一种新型功率半导体器件GCT阴极梳条的修理工艺方法。
技术背景
[0002]众所周知，新型功率半导体器件GCT为全控型器件，既能控制器件开通，又能控制器件关断。如图1所示是GCT芯片结构示意图，其中Z
‑
Z
’
为芯片的局部剖面图，芯片的下表面为阳极A,上表面分为阴极K和集成门极G，阴极K由成千上万个梳条1并联组成，决定着芯片的通流能力，为提高开通和关断电流速度，设计每个梳条1周围是整体连通的门极区2，起快速注入和抽取电流的作用，即提高开通和关断能力，门极区2表面大部分铝层覆盖着绝缘保护材料层4，只有中间一个圆环露出铝面，引出集成门极G电极，将来与外电路相接，加载控制信号。在门极区2和梳条1之间设计了一个环形的PN结3，给这个环形PN结3加正向电压控制GCT芯片的导通，给这个环形PN结3加反向电压控制其关断，可见门极区2和梳条1上面的电极铝层必须沿环形PN结3两侧隔离，否则由于铝层短路无法加载控制信号，而且要求隔离间距要尽量小，否则芯片的开通和关断性能会下降。横向上，依靠铝层的间隔而隔离，纵向上依靠梳条1和门极区2的铝层的高度差悬空且在门极区2和环形PN结3上填充绝缘保护材料层4而隔离。
[0003]可见，这些梳条1是构成半导体器件GCT的重要组成部分，半导体芯片梳条1的好坏直接关系到半导体器件是否能作为合格产品，因为这些梳条1是并联集成在芯片的上表面，某个梳条1特性不好或不合格，芯片的最始特性由该梳条1的特性决定，因此在制造工艺过程中对半导体芯片梳条1的加工要求十分严格。但在加工中由于多种因素，成千上万个梳条难免会出现极个别加工不符合要求的现象，由于这些半导体芯片的价值都十分昂贵，为了使这部分半导体芯片不被废弃，需要对梳条1作进一步的修理工艺，使半导体芯片恢复合格要求。现行技术给上表面蒸一层20um厚度的铝层，横向隔离依靠在铝膜上刻60um槽而隔离，纵向隔离依靠梳条1与门极区2本身芯片存在12um的高度差悬空而隔离。对GCT芯片中不合格梳条1，要么采取直接放弃，要么采用铲除所蒸的20um的铝层，使该梳条1上表面低于其它梳条20um高度差悬空而隔离，为增加隔离效果，又在该梳条上涂一层绝缘材料层，屏蔽该梳条1，使该梳条1不能与上钼片接触，恢复芯片合格特性，然而现行技术由于阴极梳条1上铝层仅有20um,易造成：
[0004]1、由于不合格梳条1去铝层不干净，极易造成毛刺短路。
[0005]2、纵向的屏蔽间距只有12um,屏蔽间距不够，存在放电的可能。
[0006]3、横向隔离间距只有60um，由于铝层过厚，光刻工艺槽线条图形光滑度加工质量不好，极易造成门极区和阴极梳条之间短路。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对当前GCT芯片制造过程中梳条不合格修理工艺方法的不足，
提出一种使半导体芯片不合格梳条修理更合理、更科学、更完整的GCT芯片阴极梳条修理工艺方法，以完成对多梳条结构半导体芯片中不合格梳条的修理工作，使芯片恢复合格特性，提高GCT芯片生产制造过程中合格率。
[0008]本专利技术采用的技术方案：一种GCT芯片阴极梳条修理工艺方法，其特征在于：掺杂完Si芯片为基础，依次经过下列步骤：
[0009](1)首先给Si芯片上的梳条单独蒸一层铝层A，目的是提高梳条与门极区之间的纵向高度；
[0010](2)同时给门极区和梳条再蒸一层铝层B，经光刻刻蚀技术将门极区铝层和阴极梳条铝层间环形PN结刻蚀出来，形成门极区和阴极梳条电极隔离间隔，并形成门极区电极铝层B和阴极梳条电极铝层A+电极铝层B；
[0011](3)给芯片的上表面覆盖一层光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层，经光刻工艺，刻蚀出集成门极电极、阴极梳条电极，将阴极梳条电极和集成门极电极裸露，其余部分则被光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层覆盖，并使光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层保护门阴极环形PN结和门极区铝层B，一方面保护门阴极环形PN结表面绝缘于外界，另一方面使门极区铝层B与阴极梳条铝层A+铝层B纵向上除高度差悬空而隔离外，还增加了一层保护材料绝缘层的隔离，更进一步增强了纵向隔离效果；
[0012](4)打点测试每一个梳条的阻断和导通特性，并标出不合格梳条，给不合格梳条去铝层A和铝层B，研磨不合格梳条的硅高度,使该不合格梳条与蒸铝前门极区相平；
[0013](5)在去掉铝层和研磨掉硅的不合格梳条上涂绝缘保护材料
‑
光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层；
[0014]至此，完成了GCT芯片阴极梳条修理工艺。
[0015]梳条上的铝层A电阻率为223
±
5Ω/m，热导率为236
±
6W/mK，材料为99.999％的AL元素,其厚度为20μm
±
2μm。
[0016]门极区与梳条上的铝层B电阻率为223
±
5Ω/m，热导率为236
±
6W/mK，材料为99.999％的AL元素,其厚度为7μm
±
2μm。
[0017]以PN结为中心线，两侧各去掉30
±
1um铝膜宽度，形成门极区电极铝层B和阴极梳条电极的隔离间距，隔离的间距为60
±
2um。
[0018]光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层厚度为7
±
2μm。
[0019]研磨不合格梳条的硅高度为12
±
2um。
[0020]涂抹绝缘保护材料
‑
光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层，涂抹梳条尺寸大小为，两端为两个直径为230um
±
2um的半圆，中间为宽为230um
±
2um、长为1.6mm
±
1mm的矩形，涂抹的高度不超过39um
±
2um，将来封装时，不与阴极钼片接触。
[0021]本专利技术改变现行技术在芯片上表面只蒸一次20um厚度铝层工艺方法，提出了一整套完整、科学的、合理的修理工艺方法。首先单独给梳条蒸20um厚度的铝层，提高梳条与门极区的纵向高度，增加纵向阴极梳条与门极区隔离间隔。其次在上表面再蒸7um厚度的铝层，针对不合格梳条，除了铲除铝层外，还增加了研磨该梳条的工艺方法，使该梳条高度与门极区电极铝层相平；之后在不合格梳条上涂绝缘保护材料，绝缘该梳条，使之不与阴极钼片接触，屏蔽该失效梳条带来的负面影响。这样做的好处是：1、使梳条和门极区纵向高度差增加了20um,解决了纵向隔离高度不够的问题；2、第二次蒸铝7um,既形成了门极区电极层，
又提高了门极区和梳条图形加工质量(因为铝层越薄，光刻刻蚀工艺铝腐蚀时间越短，刻蚀出铝线条光滑度越好，图形越规则、完整)，有利于提高芯片的性能；3、研磨梳条的工艺方法，使梳条和门极区高度差进一步增加12um，大大提高了修理工艺成品率。以8000A/4500V等级的GCT器件为例说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GCT芯片阴极梳条修理工艺方法，其特征在于：掺杂完Si芯片为基础，依次经过下列步骤：(1)首先给梳条(1)蒸一层铝层A(5)，目的是提高梳条(1)与门极区(2)之间的纵向高度；(2)同时给门极区(2)和梳条(1)再蒸一层铝层B(6)，经光刻刻蚀技术将门极区(2)铝层和阴极梳条(1)铝层间环形PN结(3)刻蚀出来，形成门极区(2)铝层和阴极梳条(1)铝层隔离间隔，并形成门极区电极铝层B(6)和阴极梳条(1)电极铝层A(5)+铝层B(6)；(3)给芯片的上表面覆盖一层光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层(4)，经光刻技术，刻蚀出集成门极(G)电极、阴极梳条(1)电极，将阴极梳条(1)铝层和集成门极铝层(G)裸露，其余部分则被光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层(4)覆盖，并使光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层(4)保护门阴极环形PN结(3)和门极区铝层B(6)，一方面保护门阴极环形PN结(3)表面绝缘于外界，另一方面使门极区铝层B(6)与阴极梳条(1)铝层A(5)+铝层B(6)纵向上除高度差悬空而隔离外，还增加了一层绝缘保护材料层的隔离，更进一步增强了纵向隔离效果；(4)打点测试每一个梳条(1)的阻断和导通特性，并标出不合格梳条(8)，给不合格梳条(8)去铝层A(5)和铝层B(6)，研磨不合格梳条(8)的硅高度,使该不合格梳条(8)的高度与蒸铝前门极区高度相平；(5)在去掉铝层和研磨掉硅的不合格梳条(8)上涂光敏聚酰亚铵绝缘保护材料层(4)；至此，完成了GCT芯片阴极梳条修理工艺。2.如权利要求1所述的GCT芯片阴极梳条修理工艺方法，其特征在于：梳条(1)上的铝层A(5)电阻率为223
±
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【专利技术属性】
技术研发人员：高山城，赖贵森，谢永泉，刘玲，
申请(专利权)人：西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：