CN102386092A - 一种低漏电二极管芯片制作方法 - Google Patents

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陶小鸥
杨秋华
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Abstract

本发明公开了一种低漏电二极管芯片制作方法，主要由以下步骤构成：原硅片清洗、排磷纸、扩磷、分片、单面喷砂、涂硼前清洗、涂硼、扩硼、双面喷砂、镀镍前清洗、一次镀镍、合金、二次镀镍；其特征在于：所述单面喷砂和涂硼前清洗工序之间增加预清洗工序；所述预清洗工序为两步超声清洗。本发明工艺在传统工艺上作改进，将单面喷砂和涂硼前清洗工序之间增加预清洗工序，增加该工序后硅片表面的杂质总量会少很多，再用后面同样清洗方法后，漏电会降低。

Description

一种低漏电二极管芯片制作方法
技术领域
本发明主要涉及一种二极管芯片的制作工艺，具体是一种由以下步骤构成的制作工艺：原硅片清洗、排磷纸、扩磷、分片、单面喷砂、涂硼前清洗、涂硼、扩硼、双面喷沙、镀镍前清洗、一次镀镍、合金、二次镀镍。该工艺适合于低漏电二极管芯片的制作。
背景技术
传统的低漏电二极管芯片制作方法为一下步骤构成：原硅片清洗、排磷纸、扩磷、分片、单面喷砂、涂硼前清洗、涂硼、扩硼、双面喷砂、镀镍前清洗、一次镀镍、合金、二次镀镍。上述步骤中，由于在单面喷砂工序后直接进行涂硼前清洗，该清洗方法在硅片表面的杂质总量较多，在后面的超声波清洗中很难清洗干净，使得最终产出的扩散片漏电偏大
发明内容
本发明的主要任务在于提供一种低漏电二极管芯片制作方法，具体是一种能得到反向漏电流VR＜1μAVR＝1000V，其漏电远低于标准VR＜5μAVR＝1000V的低漏电二极管芯片制作方法。
为了解决以上技术问题，本发明的一种低漏电二极管芯片制作方法，主要由以下步骤构成：原硅片清洗、排磷纸、扩磷、分片、单面喷砂、涂硼前清洗、涂硼、扩硼、双面喷砂、镀镍前清洗、一次镀镍、合金、二次镀镍；其特征在于：所述单面喷砂和涂硼前清洗工序之间增加预清洗工序；所述预清洗工序为两步超声清洗，第一步超声清洗为采用哈摩粉水溶液在90℃±10℃的温度下超声清洗10分钟，用纯水冲洗10分钟；第二步超声清洗为：常温流动的水超声清洗20±1min。
进一步地，所述哈摩粉水溶液中哈摩粉∶水＝100g∶35L。
本发明的优点在于：在传统工艺上作改进，将单面喷砂和涂硼前清洗工序之间增加预清洗工序，增加该工序后硅片表面的杂质总量会少很多，再用后面同样清洗方法后，漏电会降低。
发明内容
本发明的具体工艺步骤如下：
首先，对原硅片进行清洗：用镊子钳将原硅片逐片装入花篮内，且花篮上必须有该卡的相关标记，用温水桶把纯水加温到90℃±10℃，该水温以水箱出水温度为准；在两个大P.P盒中各装入5000cc的异丙醇)；在另一盒大的固定式P.P盒中装入5000cc的氢氟酸。在小P.P盒中将硝酸，冰乙酸，氢氟酸按体积比：5∶5∶1比例配制成混合酸以备酸洗之用。
将35000cc的热纯水和150g哈摩粉分别倒入超声清洗槽内，用塑料棒搅拌，充分调匀，再在另一个超声波清洗槽中倒入35000cc的热纯水。设定烘箱温度至100℃。
接下来进行具体清洗工序：将硅片置于混酸中60秒后纯水冲洗5-10min，然后进入氢氟酸中5±0.1min，再用常温纯水冲洗5-10min，接着将硅片置于哈摩粉溶液中，用频率为2.8KHZ的超声波超声清洗20±1min，纯水常规冲洗后进行热纯水超声清洗20±1min，最后纯水冲洗5-10min，结束清洗，最后，用常温IPA溶液进行两次脱水，每次脱水时间为2±0.1min，完成本工序。
第二步，排磷纸：从周转箱中取出装有清洗好的硅片的花篮放在操作台上；取出适量的磷纸放在操作台上，在石英舟支撑架上放上石英舟；取1片附磷专用硅挡片垂直放在石英舟挡板内；用镊子取出一片磷纸放在花篮任意一侧的第1片和第2片硅片之间，依次类推摆放，小心取下夹有磷纸的硅片将其整齐放在挡片上，排好硅片后用挡片塞紧进低温炉。
第三步，扩磷：在低温炉中扩磷的空气压力至1-1.5Kg/cm2，空气流量为3.5L/min；在280℃的温度下，把叠好硅片的第一舟置于石英管口，预热15min，把石英舟推至280℃恒温区的后半程，把叠好硅片的第二舟置于石英管口，预热15min，把第二舟推至恒温区的前半程，在炉温控制板上调整升温斜率为1℃/min并按此斜率将炉温升至550℃，温度升到后恒温1h。时间到后，将进磷高温炉。
在高温炉中以空气压力至1-1.5Kg/cm2，空气流量为2.5L/min，把高温磷扩散炉内、中、外3点设定为500℃，把第一舟推至500℃恒温区的后半程，把第二舟推至500℃恒温区的前半程；在炉温控制板上调整升温斜率为5℃/min并按此斜率将炉温升至800℃；在炉温控制板上调整升温斜率为5℃/min并按此斜率将炉温从800℃升至1220℃；温度升到1220℃后恒温2H；恒温时间结束，开始降温，以每2℃/min并按此斜率将炉温降至800℃，再以每10℃/min的斜率将炉温降至500℃，当温度降至500℃时用石英钩将第二舟逐渐拉出，每5min拉出5cm，拉至炉口冷却15min后取下放在石英托架上自然冷却待分片。用上述同样的方法将第一舟从石英管内拉出，并待分片。
第四步，分片：置硅片于PE篮架中并放入12000cc氢氟酸液中浸泡(磷扩后24h左右，硼扩后8h左右)，时间到后取出放在流动的自来水中冲洗约60min左右；在水槽中用自来水从硅片上方向下冲洗，冲洗时用手不断分开硅片，以便将硅片之间的杂质去除。冲洗干净后，将硅片放在超声波用自来水超声20min，将水放尽，再次用回收IPA超声20min。取不锈钢盘子，垫上滤纸，将分开的硅片平摊在滤纸上，将不锈钢盘子送进烘箱烘烤30-40min，整理并检查硅片是否完全分开，分不开的硅片可重新浸泡氢氟酸，直至泡开为止。
一次分片后每张卡抽1片测反型层，抽5片测方块电阻，控制标准<0.35Ω/口；二次分片后抽1片测结深，扩硼后硼面结深控制在95±5um；抽5片测方块电阻，硼面控制标准<0.20Ω/口，磷面控制标准<0.20Ω/口。
第五步，单面喷砂：硅片以45±5cm/mi的传动速度速进入真空吹砂室中，将未附磷面朝上，以0.9-1.3Kg/cm2的压力进行单面喷沙即可。
第六步，预清洗：
将待清洗的扩散片装入花篮放到配好的哈摩粉∶水＝100g∶35L的哈摩粉溶液中超声10分钟后用纯水冲洗10分钟，用常温的流动纯水超声清洗20±1min后，放到流水槽中待涂硼前清洗。
第七步，涂硼前清洗：用镊子钳将硅片逐片装入花篮内，且花篮上必须有该卡的相关标记。用加热桶把纯水加温至90℃±10℃以上(水箱以出水温度为准)，在两个P.P盒中各装入5000cc的IPA，分别标作为IPA(A)和IPA(B)。在另一盒大的固定式P.P盒中装入5000cc的氢氟酸。将35000cc的热纯水和150g哈摩粉分别倒入超声清洗槽内，用塑料棒搅拌，充分调匀，再在另一个超声波清洗槽中倒入35000cc的热纯水。
将以上准备工作做好后，先对硅片进行温度为90℃±10℃的纯水清洗10±1min，然后再在35000cc的、温度为90℃±10℃的纯水和150g哈摩粉溶液中进行超声清洗20±1min，清洗完毕后再进行常温纯水清洗5-10min；然后用5000cc的氢氟酸浸泡5±1min，再按上述方式进行常温纯水清洗和哈摩粉超声清洗；在哈摩粉超声清洗完毕后，先进行常温纯水清洗5-10min后再进行90℃±10℃热纯水超声清洗20±1min、常温纯水清洗5-10min。清洗完毕后，进行两次常规的IPA脱水，最后进入烘箱以100℃的温度烘干。
第八步，涂硼：
首先，调配涂硼液：用500cc广口瓶，先放入磁性转子，然后放入300cc乙二醇乙醚，置于磁性搅拌器上搅拌，用天平秤90g氧化硼倒入瓶中搅拌6-8h，搅拌后使其静止沉淀4-6h，再以滤纸过滤，即成硼水。用100cc长形量筒量取50cc硼水，倒入100cc广口瓶中，然后置入磁性转子，放置在操作台磁性搅拌器上，在天平上秤1.2g的氧化铝粉，并倒入瓶中，保持搅拌，即成为硼液。调整电热板温度，保持在200±10℃。
接下来，进行涂硼源：将石英舟放在石英舟支架上，取1片专用硅档片垂直放在石英舟档板内，用不锈钢镊子将硅片平放在涂硼转轴中心位置，未附磷的一面朝上，将涂硼专用美术笔头浸入小玻璃瓶中，沾适量的硼液，然后在旋转的硅片未涂硼的一面均匀地涂上一层硼液，由旋转的硅片外缘向内涂至中心，旋转台的转速控制在300-350转/分钟，取下涂好的硅片，置于电热板上，烘5-8min，取下硅片，用无水乙醇棉花球将沾至磷面的硼水擦拭干净，烘烤一下后放在铝盘上冷却至常温，两片一叠，涂硼面相对，冷却后在附磷面上均匀轻洒适量的铝粉，然后将硅片叠于石英舟上，并在整叠硅片的两端须放上适量的挡片。叠好硅片的石英舟前后挡板用挡片塞紧。
第九步，扩硼：
将扩散炉氮气压力控制至1-1.5Kg/cm2，氮气流量控制至4L/min，温恒定到600℃，将第一个载有硅片的石英舟置于炉口预热30min，用石英钩将石英舟推至恒温区后半段，将第二舟置于炉口预热30min，用石英钩将石英舟推至恒温区前半段，调整扩散炉升温速率为5℃/min升温到1262℃，等温度升到1262℃时，开始计时，恒温时间由工程人员确定，硼扩散完成后以1℃/min速度降温至600℃并恒温以待下次扩散，用石英钩将第二舟逐渐拉出，每5min拉出5cm，拉至炉口冷却15min后取下，放在石英托架上自然冷却待分片，用上述同样的方法将第一舟从石英管内拉出待分片。
第十步，双面喷砂：按上述单面喷洒的步骤，以每支喷枪的压力为0.9-1.3Kg/cm2，回砂震荡和吸着震荡子的压力为2-4Kg/cm2的条件下操作。
第十一步，镀镍前清洗：首先做好镀镍的准备：a、用镊子钳将清洗片子逐片装到花篮内，每只花篮上做好该卡标记。B、用加热桶把纯水加温到90±10℃(水温以水箱出水温度为准)。C、在大P.P盒中装入5000ccHF，小P.P盒中按体积比硝酸∶氢氟酸∶冰乙酸＝18∶1∶1的配制比例配成2390cc的混酸。D、将35000cc的热纯水和150g哈摩粉分别倒入超声清洗槽内，用塑料棒搅拌，充分调匀，再在另一个超声波清洗槽中倒入35000cc的热纯水。e、设定烘箱温度为100℃。
接下来进行清洗，具体步骤如下：先在上述混酸溶液中浸5秒，然后用纯水清洗5-10min，再用哈摩粉溶液超声清洗两次，每次的时间为20±0.1min，每次清洗完后均要用纯水清洗一次，纯水清洗时间为5-10min。上述清洗步骤完毕后，用热纯水继续超声清洗20±1min并紧接着纯水冲洗5-10min，然后浸氢氟酸5分钟，最后再用常温纯水常规冲洗一遍即可。
完成上述步骤后，进行常规的一次镀镍、合金和二次镀镍，芯片即制作完毕。
由本工艺所制得的芯片，经抽样检测，其性能如下：反向漏电流VR＜1μAVR＝1000V，其漏电远低于标准VR＜5μAVR＝1000V，结果如下表。
产品1N4007-LR电性测试报告
  编号   VF＜980mVIF＝1A   VR＞1000VIR＝5uA   IR＜0.5uAVR＝1000V
  1   925   1502.3   0.0794
  2   936   1528.1   0.1149
  3   934   1667.5   0.0679
  4   930   1600.1   0.0629
  5   936   1664.8   0.0965
  6   926   1597.3   0.0437
  7   933   1555.8   0.0450
  8   937   1642.5   0.0424
  9   937   1627.9   0.0891
  10   935   1632.8   0.1142
  11   929   1660.6   0.0650
  12   929   1513.7   0.0533
  13   929   1516.9   0.0441
  14   929   1512.8   0.0801
  15   925   1509.6   0.1248
  16   935   1531.8   0.1514
  17   936   1644.9   0.0968
  18   938   1541.1   0.1262
  19   932   1536.8   0.1710
  20   928   1629.5   0.0406
  21   932   1490.1   0.0565
  22   929   1505.7   0.0864
  23   927   1650.4   0.0659
  24   926   1545.9   0.0315
  25   928   1587.3   0.0481
  26   926   1507.3   0.0299
  27   934   1600.9   0.0402
  28   934   1553.8   0.0318
  29   943   1539.1   0.1030
  30   942   1537.5   0.0682
  31   938   1555.4   0.0885
  32   931   1511.4   0.0405
  33   932   1469.2   0.0582
  34   949   1639.5   0.0302
  35   937   1582.9   0.1767
  36   930   1590.2   0.0431
  37   928   1510.8   0.0280
  38   938   1620.6   0.0605
  39   940   1532.9   0.1576
  40   939   1594.1   0.0538
  41   923   1494.3   0.0363
  42   935   1646.0   0.0476
  43   930   1579.5   0.0491
  44   935   1586.4   0.0325
  45   931   1577.3   0.0270
  46   933   1494.2   0.0352
  47   931   1552.6   0.0296
  48   932   1549.3   0.0286
  49   935   1525.8   0.0312
  50   929   1492.6   0.0392
  Max   949   1469.2   0.0270
  Min   923   1667.5   0.1767
  Avg   933   1564.8   0.0673

Claims (2)

1.一种低漏电二极管芯片制作方法，主要由以下步骤构成：原硅片清洗、排磷纸、扩磷、分片、单面喷砂、涂硼前清洗、涂硼、扩硼、双面喷砂、镀镍前清洗、一次镀镍、合金、二次镀镍；其特征在于：所述单面喷砂和涂硼前清洗工序之间增加预清洗工序；所述预清洗工序为两步超声清洗，第一步超声清洗为采用哈摩粉水溶液在90℃±10℃的温度下超声清洗10分钟，用纯水冲洗10分钟；第二步超声清洗为：常温流动的水超声清洗20±1min。
2.根据权利要求1所述的一种低漏电二极管芯片制作方法，其特征在于：所述哈摩粉水溶液中哈摩粉∶水＝100g∶35L。
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