玻璃钝化深度讲义

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1、玻璃钝化深度讲义对于中小电流，击穿电压低于1600V的器件，用玻璃钝化是相当普遍的。可以在金属化和划片之前使用简单的腐蚀造型法。玻璃料是由来自某些粘合剂（如异丙基醇，二乙二醇丁醚）中的精制玻璃粉末悬浮液涂敷上去的，在高温下粘合剂被烧掉了，玻璃熔化并在整个结的表面上形成密封保护层。涂敷玻璃主要有三种方法：医用手术刀法，电泳法和旋转匀涂法。淋式显影的方法来实现选择性保护。这种方法能实现均匀的涂层并利于大批量生产。还可以减轻由于热膨胀系数不匹配产生的应力和变形，并有利于划片。特别适用于具有场环或结终端延伸结构的全平面器件。其缺点是投入略大，材料浪费较

2、多。沉积之后，粘合剂在低于玻璃熔点的温度上被烧掉，若有微量的粘合剂存在，就会使熔化的玻璃结构变形。粘合剂烧除以后，将温度升至玻璃熔点以上，降温后玻璃粉就会熔化并结晶。熔凝典型温度在650-900℃之间。它与玻璃成分有关。理想的情形是：温度低一点，使熔凝过程对已完成扩散的器件特性影响最小，并使由此产生热应力最低。如果可能，让金属化在玻璃钝化之前进行，以减少相互之间的影响。可惜低熔点玻璃的热膨胀系数较大，若涂层较厚就会造成龟裂现象，而厚涂层因击穿电压较高又是常被乐于采用的。钝化用玻璃所需具备的特性：a.可控制的表面电荷密度NFB；b.同硅近似的热膨

3、胀系数；c.较低的玻璃烧结温度；d.对p-n结性能无害。玻璃粉的制备：分别称取各成份所需的重量，纯度要求大于99.99%，并在旋转的搅拌器中混合后，将这些粉末在1300℃下在空气中熔化，然后倒入冷水中，将产生的玻璃料放入球磨机中磨成细粒，平均直径为4μm。常用的玻璃粉是铅铝硅酸盐玻璃和锌硼硅酸盐玻璃。铅系玻璃的热膨胀系数较低，适用于厚层；而锌系玻璃的温度稳定性较高，且在高场强下也较稳定，但它的熔凝温度要比铅系玻璃高一些。钝化玻璃的关键特性是玻璃中所含有的固定电荷的数量及类型。它们能改变反偏p-n结空间电荷区的扩展范围。对于p+-n结来说，希望玻

4、璃层中含有负电荷，以促使空间电荷区展宽，降低表面峰值电场。然而过多的负电荷会使空间电荷区过分展宽，可能使n基区穿通，漏电流增大，或产生场感应结，使击穿在表面进行并降低击穿电压。玻璃中固定电荷的数量和极性与玻璃 的类型和工艺条件有关：锌硼硅酸盐玻璃具有纯的正电荷，该正电荷随融凝温度的增高而减少；也随着在氧气中加入氮气而减少。铅铝硅酸盐玻璃带有负电荷，它随着融凝过程中氧气浓度的增加而变得更负。通氧可以减少硅表面悬挂键，从而降低漏电流。划片工艺 气压：6.5—7.2kg/cm2；转速500-700r/s；速度6-18mm/s；余高5μm；刃宽25--

5、50μm裂片工艺，用纯水粘在不锈钢板上冷冻（-18℃／30min）,取出后剥下蓝膜，用水冲入不锈钢筛网内，开水烫后在丙酮里浸泡20分钟后，异丙醇超声三到四次，脱水烘干（如有光刻胶残留须在白炽灯下30—50℃烘干）由于硼铝在800℃以上会向n基区扩散，且镀镍亦易导致芯片耐压降低，因此，在条件可能时应在玻璃层内外用LPCVD或APCVD(TEOS+O3)淀积SiO2或SIPOS。熔凝温度在Tcs与Tc1之间。结晶温度的变化会导致玻璃热膨胀系数的变化。由微分热分析结果来解释，Tcs与Tc1之间的温差小一些较为有利（结晶迅速，晶粒小）。降温时在Tf与T

6、s之间，晶核生长，此时降温速度宜快一些，微晶体直径小，玻璃应力消失快；（用具有大晶体的玻璃钝化的器件具有很大的漏电流）而Ts与Tt之间，降温要慢一些，使应力在玻璃固化过程中消除。表面电荷都是负电荷并随烧结温度的上升而增加。但在获得低热膨胀系数的工艺条件下不易得到高的击穿电压。开槽之后，在槽内先生长1—2nm厚的氧化层可能对阻断电压的形成更为有利。800℃／5min或720℃／10—15min可以生长1.5nm左右的氧化层。（不包括10埃左右的原生氧化层）电泳方法1）.异丙醇（IPA)和乙基醋酸纤维素(EA)作为悬浮媒介，以体积比IPA:EA=5

7、0:50混合。2）.每100cc悬浮液中加入2—4g玻璃粉，超声4—5min后静置4—5min后将其倒入石英或具有特氟隆涂层的不锈钢液槽内。3）.按2.0—4.0cc/L的比例加入28%的氨水（或通氨鼓泡至浓度为0.03mol/L）.4）.上述电解液添加好后超声混合4min然后将携带硅片及其反电极的装置浸入电解液中，硅片和反电极的最佳距离是2cm。5）.悬浮液静置30sec后由直流电源通过电泳装置的端子（如鳄鱼夹）加以100—200V/cm场强2—4min。6）.装置将电极和硅片带出的速度为5mm/sec。7）.硅片烘干约5min后，进入石英管

8、熔凝。一般须通入干氧气氛。8）.芯片电极尽量由蒸发形成，以免在金属化过程中钝化层受到腐蚀导致芯片耐压下降。旋转匀涂法1）.将450cp负性光刻胶与玻璃