本發(fā)明涉及電力電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種拼接式大尺寸功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，功率半導(dǎo)體器件在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中占據(jù)著越來越重要的地位。目前，功率半導(dǎo)體器件正向高頻化、大功率化、智能化和模塊化方向發(fā)展。其中，作為功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，如何實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的大功率容量成為當(dāng)前該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)的重點方向。為了實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的大功率容量，現(xiàn)有技術(shù)通常采用將數(shù)幾個甚至十幾個小的芯片進行并聯(lián)封裝成一個功率模塊以增大其功率密度。在現(xiàn)代功率開關(guān)器件主導(dǎo)的電力電子電路中，諸如igbt、功率vdmos、frd等器件往往采用多個器件并聯(lián)，以實現(xiàn)所需的功率等級，但多器件并聯(lián)使用將嚴(yán)格要求器件之間的性能匹配，否則將會造成開通速度不均勻等問題，最終導(dǎo)致模塊失效。這就要求提升器件功率等級，而通過器件尺寸的提升可以直接提高芯片的功率等級，并直接減少應(yīng)用中所需的芯片數(shù)量，進而提高模塊的可靠性，降低封裝成本。

但是很多曝光機設(shè)備為了保持曝光區(qū)域的光強均勻性、曝光精度等問題，曝光場往往比較小，從而限制了器件尺寸的直接提升。目前主流步進式光刻機的曝光場尺寸為22mm*22mm，在有限曝光場的前提下，制作大尺寸功率半導(dǎo)體器件通常采用多個光刻版直接拼接的方式，即：根據(jù)曝光場大小將大尺寸的芯片200分解為n個區(qū)域單元300，進行拼接式曝光。如附圖1所示，為一個大尺寸功率半導(dǎo)體器件的外形圖，300為其中一個的區(qū)域單元，2為劃片道區(qū)，3為芯片200的分界線，將整個功率半導(dǎo)體器件的版圖分為n份，每份均小于或等于曝光設(shè)備的最大曝光場，將每一份均獨立制版。另外取一塊帶有劃片道區(qū)2的區(qū)域單元300，去掉中間的芯片圖形，只在劃片道區(qū)2設(shè)計對準(zhǔn)標(biāo)記，單獨制作一塊記號版圖。具體制作方法如下：

(1)將每個板塊作為獨立的shot(一次投影曝光)，整個器件即為n個shot的拼接；

(2)用記號版圖，通過光刻、刻蝕的方式在晶圓上形成對準(zhǔn)標(biāo)記；

(3)采用步驟2中制作的定位標(biāo)記，實現(xiàn)光刻版與晶圓的對準(zhǔn)，通過對準(zhǔn)標(biāo)記定位，依次將剩余區(qū)域單元的光刻版曝光到指定的shot位置；

(4)完成所有區(qū)域單元曝光后對芯片進行顯影，此時芯片上將形成大尺寸功率器件所需的完整版圖。

這方式在單層光刻中需要使用到多塊的光刻版，如果劃分為n個區(qū)域單元，第一層光刻則需要n+1張光刻版，其余層也至少需要n張光刻版。另外，單純的直接劃分區(qū)域，也會造成各區(qū)域拼接處的圖形因為對準(zhǔn)誤差，造成圖形偏移、不連貫等現(xiàn)象，最終影響器件的性能。

在現(xiàn)有技術(shù)中，主要有以下兩篇文獻與本發(fā)明申請相關(guān)：

文獻1為中電華清微電子工程中心有限公司于2008年01月17日申請，并于2010年08月11日公開，公開號為cn101252101a的中國發(fā)明專利申請《采用曝光場拼接技術(shù)制作超大功率智能器件的方法》。該發(fā)明專利的技術(shù)方案對由n個完全相同的功率器件單元并聯(lián)，且含控制電路所構(gòu)成的超大功率智能器件，在工藝制造時，這n個完全相同的功率器件單元或控制電路，其間不設(shè)劃片槽，采用步進式曝光方式進行曝光，曝光場相互拼接。在一個大面積的襯底硅圓片上將同時制作出多個超大功率智能器件，在相鄰超大功率智能器件間設(shè)置劃片槽，以利于將來的劃片封裝。該發(fā)明專利中描述的是通過拼接方式完成一個由n個完全相同的功率器件單元拼接而成的超大功率智能器件，這種方案僅僅是單純地通過相同單元進行拼接，因此只適用于可以用完全相同的單元進行拼接的器件，并且拼接處的圖形因為對準(zhǔn)誤差，造成圖形偏移、不連貫等現(xiàn)象，最終影響器件性能。

文獻2為中國電子科技集團公司第四十四研究所于2013年08月27日申請，并于2013年11月27日公開，公開號為cn103412468a的中國發(fā)明專利申請《光刻大尺寸ccd芯片拼接曝光方法》。該發(fā)明專利的技術(shù)方案采用拼接方式分別對各ccd拼接芯片進行曝光，在上一塊光刻掩膜版圖形的拼接邊上，設(shè)置有與下一塊光刻掩膜版重疊的寬度為0.1微米的重疊區(qū)，并且在重疊區(qū)內(nèi)的幾何圖形的端頭設(shè)置有大小為0.1微米×0.1微米的正方形補償缺口。該發(fā)明技術(shù)方案給出的方法主要是針對拼接區(qū)域的圖形質(zhì)量進行改進，同時也提到了拼接曝光形成大尺寸圖形的方法，但該方法是將芯片直接分割成符合曝光場大小的圖形，再進行多次曝光拼接，需要大量的光刻板，工藝復(fù)雜程度很高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法，以解決現(xiàn)有芯片制作采用多塊版直接拼接形成，造成光刻版數(shù)量增多、成本增大，且直接拼接時不考慮拼接處圖形的關(guān)鍵尺寸，容易造成拼接誤差，無法適用于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的芯片制備的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種功率半導(dǎo)體芯片曝光方法的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種功率半導(dǎo)體芯片曝光方法，包括以下步驟：

s101)根據(jù)光刻機的曝光場大小通過分界線將大尺寸的芯片圖形劃分為兩個以上的區(qū)域單元，根據(jù)圖形的類型將所述區(qū)域單元劃分為邊角區(qū)域單元、邊緣區(qū)域單元或中心區(qū)域單元中的任一種類型，并保證同一類型區(qū)域單元的內(nèi)部圖形完全一致；

s102)將所述區(qū)域單元組合成光刻版，所述光刻版包括由所述芯片劃分的所有區(qū)域單元類型，所述光刻版的尺寸小于或等于所述芯片的尺寸，其中所述邊角區(qū)域單元或邊緣區(qū)域單元包含對準(zhǔn)標(biāo)記；

s103)利用遮光板選取所述光刻版上的相應(yīng)區(qū)域單元對硅片進行曝光，第一個曝光的區(qū)域單元為基準(zhǔn)單元，并具有對準(zhǔn)標(biāo)記；

s104)通過光刻機上的硅片偏置和旋轉(zhuǎn)設(shè)置，將曝光的區(qū)域單元圖形轉(zhuǎn)移至硅片的相應(yīng)位置，通過顯影形成基準(zhǔn)單元，并通過基準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，將剩余的區(qū)域單元通過所述遮光板的曝光窗口，及硅片偏置和旋轉(zhuǎn)操作，逐一進行曝光；

s105)完成所述芯片所有區(qū)域單元的曝光后進行顯影，獲得所述芯片的第一層光刻圖形，并進行刻蝕，完成所述芯片的第一層工序；

s106)利用第一層工序形成的對準(zhǔn)標(biāo)記，完成所述芯片后續(xù)層的曝光、顯影和刻蝕工藝。

優(yōu)選的，位于所述分界線兩側(cè)的區(qū)域單元圖形在設(shè)定范圍內(nèi)保持一致，該設(shè)定范圍大于所述遮光板的定位誤差。

優(yōu)選的，所述區(qū)域單元交接處的圖形與所述分界線垂直。

優(yōu)選的，所述邊角區(qū)域單元為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊角的區(qū)域單元，所述邊緣區(qū)域單元為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊緣的區(qū)域單元，所述中心區(qū)域單元為不帶終端區(qū)和圖形邊線的中心的區(qū)域單元。

優(yōu)選的，所述光刻版為方形結(jié)構(gòu)，所述光刻版具有連續(xù)的圖形邊線。

優(yōu)選的，所述遮光板的曝光窗口在相應(yīng)區(qū)域單元的分界線基礎(chǔ)上單邊向外擴展1～10μm。

優(yōu)選的，通過對所述光刻版的中心在水平方向上偏置(a1-a2)/2，在豎直方向上偏置(b1-b2)/2，將所述邊角區(qū)域單元投影至所述硅片上形成所需的圖形。其中，a1為芯片的長度，b1為芯片的寬度，a2為光刻版的長度，b2為光刻版的寬度。

優(yōu)選的，通過分界線將大尺寸的芯片圖形劃分為m行×n列方形的區(qū)域單元，m≥4，n≥4。將所述邊角區(qū)域單元、邊緣區(qū)域單元和中心區(qū)域單元組合成符合曝光場大小，且相對于所述芯片的尺寸較小的光刻版。

優(yōu)選的，所述芯片圖形劃分為4行×4列，共16個方形的區(qū)域單元。

優(yōu)選的，所述光刻版由3行×3列，共9個方形的區(qū)域單元組成。

本發(fā)明還另外具體提供了一種上述功率半導(dǎo)體芯片光刻版的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種功率半導(dǎo)體芯片光刻版，所述光刻版由兩個以上方形的區(qū)域單元組合而成，并包括：有效區(qū)圖形，及位于所述有效區(qū)圖形外周邊緣的劃片道圖形，所述區(qū)域單元由大尺寸的芯片圖形通過分界線劃分而成。所述區(qū)域單元按照圖形的類型劃分為邊角區(qū)域單元、邊緣區(qū)域單元或中心區(qū)域單元中的任一種類型，同一類型區(qū)域單元的內(nèi)部圖形完全一致。所述光刻版包括由所述芯片劃分的所有區(qū)域單元類型，所述光刻版的尺寸小于或等于所述芯片的尺寸。位于所述分界線兩側(cè)的區(qū)域單元圖形在設(shè)定范圍內(nèi)保持一致，該設(shè)定范圍大于光刻機的遮光板的定位誤差。

優(yōu)選的，所述區(qū)域單元交接處的圖形與所述分界線垂直。

優(yōu)選的，所述邊角區(qū)域單元為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊角的區(qū)域單元，所述邊緣區(qū)域單元為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊緣的區(qū)域單元，所述中心區(qū)域單元為不帶終端區(qū)和圖形邊線的中心的區(qū)域單元。

優(yōu)選的，所述光刻版為方形結(jié)構(gòu)，所述光刻版具有連續(xù)的圖形邊線。

優(yōu)選的，所述芯片圖形劃分為m行×n列方形的區(qū)域單元，m≥4，n≥4。由所述邊角區(qū)域單元、邊緣區(qū)域單元和中心區(qū)域單元組合成符合曝光場大小，且相對于所述芯片的尺寸較小的光刻版。

優(yōu)選的，所述芯片圖形劃分為4行×4列，共16個方形的區(qū)域單元。

優(yōu)選的，所述光刻版由3行×3列，共9個方形的區(qū)域單元組成。

優(yōu)選的，帶有劃片道圖形的所述邊角區(qū)域單元或邊緣區(qū)域單元包括對準(zhǔn)標(biāo)記。

本發(fā)明還另外具體提供了一種上述功率半導(dǎo)體芯片的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種功率半導(dǎo)體芯片，采用如上所述的方法制作，所述芯片為大尺寸的frd芯片。

本發(fā)明還具體提供了另一種上述功率半導(dǎo)體芯片的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種功率半導(dǎo)體芯片，采用如上所述的方法制作，所述芯片為大尺寸的igbt芯片或mosfet芯片。

優(yōu)選的，所述igbt芯片或mosfet芯片采用中心柵、邊緣柵或邊角柵中的任一種結(jié)構(gòu)。

通過實施上述本發(fā)明提供的功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過將大尺寸功率半導(dǎo)體芯片圖形劃分成不同類型的區(qū)域單元，并將不同區(qū)域單元組合成滿足曝光機曝光場尺寸要求的版圖，采用拼接曝光的方式實現(xiàn)了大尺寸器件圖形，實現(xiàn)了利用小尺寸光刻版圖形制造大尺寸功率半導(dǎo)體芯片的目的，與傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式相比，減少了光刻版的數(shù)量、降低了制造成本；

(2)本發(fā)明首先在芯片上形成帶有對準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)單元，剩余區(qū)域單元則通過基準(zhǔn)單元對準(zhǔn)標(biāo)記進行定位曝光，完成所有區(qū)域單元的拼接，進而形成完整版圖，最終形成功率半導(dǎo)體器件，制作方法簡單、改善了采用多塊光刻版進行拼接帶來的誤差，提高了對準(zhǔn)和拼接的精度；

(3)本發(fā)明提供了一種在有限曝光場的情況下，制造拼接式大尺寸功率半導(dǎo)體器件的方法，從而提升了單個器件的功率等級，減少了封裝所需的芯片數(shù)量，可以實現(xiàn)復(fù)雜圖形的芯片制備，通過采用大尺寸的芯片代替多個小尺寸的芯片并聯(lián)使用可以獲得更大的功率密度。

附圖說明

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)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的實施例。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用曝光場拼接技術(shù)實現(xiàn)大尺寸功率半導(dǎo)體芯片制作的示意圖；

圖2是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片區(qū)域劃分示例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片區(qū)域劃分示例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片區(qū)域劃分示例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片區(qū)域劃分示例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片一種具體實施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片光刻版一種具體實施例中的結(jié)構(gòu)劃分示意圖；

圖8是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法一種具體實施例中第一曝光區(qū)域的示意圖；

圖9是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法一種具體實施例中第二曝光區(qū)域的示意圖；

圖10是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法一種具體實施例中第三曝光區(qū)域的示意圖；

圖11是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法一種具體實施例中曝光過程的示意圖；

圖12是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的大尺寸frd器件結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖13是圖12中i部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的一種大尺寸frd器件的縱向剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖15是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的另一種大尺寸frd器件的縱向剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖16是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的第三種大尺寸frd器件的縱向剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖17是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的第四種大尺寸frd器件的縱向剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖18是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的大尺寸igbt器件結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖19是本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法所應(yīng)用的大尺寸igbt器件及元胞區(qū)結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖20是圖19中某一區(qū)域單元的a-a’向局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-有效區(qū)，2-劃片道區(qū)，3-分界線，4-邊角區(qū)域單元，5-邊緣區(qū)域單元，6-中心區(qū)域單元，7-遮光板，8-邊角曝光區(qū)域，9-終端區(qū)外邊線，10-終端區(qū)內(nèi)邊線，11-曝光窗口，12-邊緣曝光區(qū)域，13-中心曝光區(qū)域，14-終端區(qū)，15-圖形邊線，20-陽極鋁層，21-陽極鋁層邊緣，31-p+陽極區(qū)，32-n-區(qū)，33-n+陰極區(qū)，34-陽極p型島，35-陽極p-區(qū)，36-陰極p型島，40-元胞，41-柵極互聯(lián)線，42-邊角柵，43-發(fā)射極，50-n-襯底，51-p-基區(qū)，52-n+源極區(qū)，53-p+總線區(qū)，100-光刻版，101-有效區(qū)圖形，102-劃片道圖形，200-芯片，300-區(qū)域單元。

具體實施方式

為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫記載如下：

mosfet：metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistar，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的簡稱；

frd：fastrecoverydiode，快恢復(fù)二極管的簡稱；

igbt：insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管的簡稱；

vdmos：verticaldauble-diffusedmosfet，垂直雙擴散金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的簡稱。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如附圖1至附圖20所示，給出了本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法的具體實施例，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

該實施例以大尺寸frd器件的曝光為例進行技術(shù)方案的介紹，并以具有三種類型區(qū)域的frd器件為例進行說明。在本實施例及下述實施例中提到的大尺寸芯片是指光刻圖形尺寸大于目前主流的光刻機曝光場尺寸(一般為22mm*22mm)的芯片200。一種功率半導(dǎo)體芯片曝光方法的具體實施例，包括以下步驟：

s101)如附圖6所示，根據(jù)光刻機的曝光場大小通過分界線3將大尺寸的芯片200圖形劃分為若干個區(qū)域單元300，根據(jù)芯片200的類型將區(qū)域單元300分為邊角區(qū)域單元(如附圖6中a所示)4、邊緣區(qū)域單元(如附圖6中b所示)5和中心區(qū)域單元(如附圖6中c所示)6三種類型，并保證同一類型區(qū)域單元300的內(nèi)部圖形完全一致；邊角區(qū)域單元4為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊角的區(qū)域單元300，邊緣區(qū)域單元5為帶終端區(qū)或圖形邊線的邊緣的區(qū)域單元300，中心區(qū)域單元6為不帶終端區(qū)和圖形邊線的中心的區(qū)域單元300通過分界線3將大尺寸的芯片200圖形劃分為m行×n列方形的區(qū)域單元300，m≥4，n≥4；實施例1也可以應(yīng)用于包括m行×n列區(qū)域單元300的芯片200圖形曝光，其中，m≥1，n≥2或m≥2，n≥1；此時，芯片200的圖形可能被劃分成一種或兩種區(qū)域類型；

s102)如附圖7所示，將邊角區(qū)域單元4、邊緣區(qū)域單元5和中心區(qū)域單元6組合成符合曝光場大小的相對小尺寸的光刻版100，光刻版100包括由芯片200劃分的所有區(qū)域單元300的類型，其中帶有劃片道圖形102的邊角區(qū)域單元4或帶有劃片道圖形102的邊緣區(qū)域單元5包含對準(zhǔn)標(biāo)記；

s103)如附圖8所示，利用遮光板7選取光刻版100上的相應(yīng)區(qū)域單元(如附圖4所示首先曝光的區(qū)域單元300為邊角區(qū)域單元4)300對硅片進行曝光，第一個曝光的區(qū)域單元300為基準(zhǔn)單元，并具有對準(zhǔn)標(biāo)記；遮光板7是一種除中間透明區(qū)域以外其它部分不透明的擋板，并且可以調(diào)整中間透明區(qū)域的大?。?/p>

s104)通過光刻機上的硅片偏置和旋轉(zhuǎn)設(shè)置，將曝光的區(qū)域單元300圖形轉(zhuǎn)移至硅片的相應(yīng)位置，通過顯影形成基準(zhǔn)單元，并通過基準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)(frd器件后續(xù)層的光刻則以基準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn))，將剩余的區(qū)域單元300通過遮光板7的曝光窗口11，及硅片偏置和旋轉(zhuǎn)操作，逐一進行曝光，如附圖9和附圖10所示，隨后曝光的區(qū)域單元300分別為邊緣區(qū)域單元5和中心區(qū)域單元6；

s105)完成芯片200所有區(qū)域單元300的曝光后進行顯影，獲得芯片200的第一層光刻圖形，并進行刻蝕，完成芯片200的第一層工序；frd器件的制程包含多次光刻，在第一層光刻時，先選取帶對準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域單元300曝光，通過顯影使芯片200上形成帶有對準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)單元；

s106)利用第一層工序形成的對準(zhǔn)標(biāo)記，完成對芯片200的后續(xù)層依次逐一進行曝光、顯影和刻蝕工藝，后續(xù)層的光刻以基準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，即可在芯片200上獲得所需的大尺寸frd器件第一層光刻圖形。

如附圖12和附圖13所示，各個區(qū)域單元300交接處的圖形與分界線3垂直，位于分界線3兩側(cè)的區(qū)域單元300的圖形在設(shè)定范圍內(nèi)保持一致，該設(shè)定范圍稍大于遮光板7的定位誤差。各個區(qū)域單元300交接處的圖形一致，可以有效地減少區(qū)域單元300交接處的對準(zhǔn)誤差。如附圖13中所示9為終端區(qū)外邊線，10為終端區(qū)內(nèi)邊線，20為frd的陽極鋁層，21為陽極鋁層邊緣。

如附圖8所示，遮光板7的曝光窗口11在相應(yīng)區(qū)域單元300的分界線3基礎(chǔ)上單邊向外擴展1～10μm，如附圖中h所示。

如附圖11所示，通過對光刻版100的中心在水平方向上偏置(a1-a2)/2，在豎直方向上偏置(b1-b2)/2，將邊角區(qū)域單元4投影至硅片上形成所需的圖形。其中，a1為芯片200的長度，b1為芯片200的寬度，a2為光刻版100的長度，b2為光刻版100的寬度。

作為本發(fā)明一種典型的具體實施例，如附圖6至附圖11所示，芯片200圖形進一步被劃分為4行×4列，共16個方形的區(qū)域單元300。而光刻版100采用方形結(jié)構(gòu)，并由3行×3列，共9個方形的區(qū)域單元300組成，同時具有連續(xù)的圖形邊線15，此時，光刻版100的面積僅為芯片200面積的56.25％。當(dāng)光刻版100包括3行以上區(qū)域單元300時，曝光后形成可以3行以上任意多行區(qū)域單元300圖形的芯片200；當(dāng)光刻版100包括3列以上區(qū)域單元300時，曝光后形成可以3列以上任意多列區(qū)域單元300圖形的芯片200。隨著芯片200中的邊緣區(qū)域單元5和中心區(qū)域單元6的增多，而光刻版100的面積不變，同樣面積的光刻版100能夠制作更大面積的芯片200。

需要說明的是，上述實施例1描述的技術(shù)方案雖然以三種區(qū)域劃分類型對本發(fā)明功率半導(dǎo)體芯片曝光方法進行了介紹，但實施例1描述的技術(shù)方案也同樣可以應(yīng)用于任意一個方向的區(qū)域單元300數(shù)量大于或等于2，即只有一種或兩種區(qū)域劃分類型的情形，如附圖2至附圖5所示，給出了功率半導(dǎo)體芯片幾種不同區(qū)域劃分結(jié)構(gòu)的示例。如附圖2所示，芯片200的圖形被劃分為1行×2列共2個區(qū)域單元300，2個區(qū)域單元300均為邊角區(qū)域單元4，則曝光后形成的芯片200也包括1行×2列共2個區(qū)域單元300的圖形。如附圖3所示，芯片200的圖形被劃分為1行×3列共3個區(qū)域單元300，3個區(qū)域單元300中的2個為邊角區(qū)域單元4，兩個邊角區(qū)域單元4之間為邊緣區(qū)域單元5，則曝光后形成的芯片200包括1行×3列以上區(qū)域單元300的圖形。如附圖4所示，芯片200的圖形被劃分為2行×2列共4個區(qū)域單元300，4個區(qū)域單元300均為邊角區(qū)域單元4，則曝光后形成的芯片200也包括2行×2列共2個區(qū)域單元300的圖形。如附圖5所示，芯片200的圖形被劃分為2行×3列共6個區(qū)域單元300，6個區(qū)域單元300共包括4個邊角區(qū)域單元4及2個邊緣區(qū)域單元5，則曝光后形成的芯片200也包括2行×3列以上區(qū)域單元300的圖形。

實施例1描述的功率半導(dǎo)體芯片曝光方法技術(shù)方案給出了一種在有限曝光場條件下，制造拼接式大尺寸功率半導(dǎo)體芯片的方法，從而在光刻版100面積有限的前提下提升了單個器件的功率等級，減少了功率模塊封裝所需芯片的數(shù)量。實施例1描述的技術(shù)方案完成芯片單層版圖的光刻僅需一塊光刻版100就能實現(xiàn)大尺寸功率半導(dǎo)體芯片的制作，降低了制作成本。而在劃分區(qū)域單元300時要求區(qū)域單元300拼接處兩側(cè)的圖形在一定范圍內(nèi)一致，也在一定程度上提高了對準(zhǔn)精度，保證了芯片的性能。除了frd器件，實施例描述的方法也適用于其它類型的大線寬器件制作。

實施例2

一種功率半導(dǎo)體芯片光刻版的具體實施例，光刻版100由兩個以上方形的區(qū)域單元300組合而成，并包括：有效區(qū)圖形101，及位于有效區(qū)圖形101外周邊緣的劃片道圖形102，區(qū)域單元300由大尺寸的芯片200圖形通過分界線3劃分而成。區(qū)域單元300按照圖形的類型劃分為邊角區(qū)域單元4、邊緣區(qū)域單元5或中心區(qū)域單元6中的任一種類型，同一類型區(qū)域單元300的內(nèi)部圖形完全一致。光刻版100包括由芯片200劃分的所有區(qū)域單元300的類型，光刻版100的尺寸小于或等于芯片200的尺寸。如附圖6至附圖11所示的實施例中，區(qū)域單元300包括邊角區(qū)域單元4、邊緣區(qū)域單元5和中心區(qū)域單元6三種類型，由邊角區(qū)域單元4、邊緣區(qū)域單元5和中心區(qū)域單元6組合成相對于芯片200更小尺寸的方形光刻版100。

其中，芯片200的圖形需要滿足各個區(qū)域單元300交接處的圖形與分界線3垂直，位于分界線3兩側(cè)的區(qū)域單元300的圖形在設(shè)定范圍內(nèi)保持一致，該設(shè)定范圍大于光刻機的遮光板7的定位誤差。

大尺寸的芯片200一般被劃分為m行×n列方形的區(qū)域單元300，m≥4，n≥4。作為本發(fā)明一種典型的具體實施例，芯片200圖形進一步劃分為4行×4列，共16個方形的區(qū)域單元300。相對較小尺寸的光刻版100則進一步由3行×3列，共9個方形的區(qū)域單元300組成。帶有劃片道圖形102的邊角區(qū)域單元4或邊緣區(qū)域單元5包括對準(zhǔn)標(biāo)記。

實施例3

一種功率半導(dǎo)體芯片的具體實施例，采用實施例1所述的方法制作，芯片200為大尺寸的frd芯片，且芯片200的結(jié)構(gòu)滿足各個區(qū)域單元300交接處的圖形與分界線3垂直，位于分界線3兩側(cè)的區(qū)域單元300的圖形在設(shè)定范圍內(nèi)保持一致，該設(shè)定范圍大于光刻機的遮光板7的定位誤差。具體來說，是適用于具有以下縱向結(jié)構(gòu)的大尺寸frd器件，主要是要求區(qū)域單元300之間的分界線3位于圖形的中間，并且圖形兩邊的距離比遮光板7的定位誤差大，這樣就可以避免因為遮光板7的定位誤差造成的圖形偏移。

如附圖14所示，為一種大尺寸frd芯片的縱向結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線為參考分界線。如附圖14中20所示為陽極鋁層，31為p+陽極區(qū)，32為n-區(qū)，33為n+陰極區(qū)。

如附圖15所示，為另一種大尺寸frd芯片的縱向結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線為參考分界線，分界線在正面陽極p或p+區(qū)的中間。如附圖15中34所示為陽極p型島。

如附圖16所示，為第三種大尺寸frd芯片的縱向結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線為參考分界線，分界線在正面陽極p或p+區(qū)中間。如附圖16中35所示為陽極p-區(qū)。

如附圖17所示，為第四種大尺寸frd芯片的縱向結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線為參考分界線，分界線在背面陰極p或n+區(qū)中間。如附圖17中36所示為陰極p型島。

此外，大尺寸frd芯片的結(jié)構(gòu)還可以是附圖15的正面陽極結(jié)構(gòu)與附圖17的背面陰極結(jié)構(gòu)的組合，分界線3需要同時滿足在正面陽極p或p+區(qū)中間，以及背面陰極p或n+區(qū)中間。大尺寸frd芯片的結(jié)構(gòu)還可以是附圖16的正面陽極結(jié)構(gòu)與附圖17的背面陰極結(jié)構(gòu)的組合，分界線3的要求相同。

實施例4

另一種功率半導(dǎo)體芯片的具體實施例，采用實施例1所述的方法制作，芯片200為可進行區(qū)域單元300劃分的大尺寸igbt芯片或mosfet芯片或其它芯片。如附圖18和附圖19所示，igbt芯片的柵極互聯(lián)區(qū)將igbt芯片的柵極和發(fā)射極隔離區(qū)域分割成網(wǎng)格形式，各拼接單元之間的分界線位于柵極互聯(lián)區(qū)域即可，此為采用邊角柵結(jié)構(gòu)的芯片200。在附圖18中，41為柵極互聯(lián)線，42為邊角柵，43為發(fā)射極，在附圖19中，14為終端區(qū)。另外，igbt芯片或mosfet芯片的柵極區(qū)也可位于芯片200的中心(中心柵結(jié)構(gòu))或邊緣(邊緣柵結(jié)構(gòu))等其它位置。如附圖20所示，為附圖15中元胞40的a-a’向的剖面結(jié)構(gòu)圖，其中50為n-襯底，51為p-基區(qū)，52為n+源極區(qū)，53為p+總線區(qū)。

通過實施本發(fā)明具體實施例描述的功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法的技術(shù)方案，能夠產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明具體實施例描述的功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法通過將大尺寸功率半導(dǎo)體芯片圖形劃分成不同類型的區(qū)域單元，并將不同區(qū)域單元組合成滿足曝光機曝光場尺寸要求的版圖，采用拼接曝光的方式實現(xiàn)了大尺寸器件圖形，實現(xiàn)了利用小尺寸光刻版圖形制造大尺寸功率半導(dǎo)體芯片的目的，與傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式相比，減少了光刻版的數(shù)量、降低了制造成本；

(2)本發(fā)明具體實施例描述的功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法首先在芯片上形成帶有對準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)單元，剩余區(qū)域單元則通過基準(zhǔn)單元對準(zhǔn)標(biāo)記進行定位曝光，完成所有區(qū)域單元的拼接，進而形成完整版圖，最終形成功率半導(dǎo)體器件，制作方法簡單、改善了采用多塊光刻版進行拼接帶來的誤差，提高了對準(zhǔn)和拼接的精度；

(3)本發(fā)明具體實施例描述的功率半導(dǎo)體芯片，該芯片的光刻版及其曝光方法提供了一種在有限曝光場的情況下，制造拼接式大尺寸功率半導(dǎo)體器件的方法，從而提升了單個器件的功率等級，減少了封裝所需的芯片數(shù)量，可以實現(xiàn)復(fù)雜圖形的芯片制備，通過采用大尺寸的芯片代替多個小尺寸的芯片并聯(lián)使用可以獲得更大的功率密度。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍。