CN102522333B - 一种平面型双向触发二极管芯片制造方法 - Google Patents

一种平面型双向触发二极管芯片制造方法 Download PDF

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Abstract

一种平面型双向触发二极管芯片制造方法。涉及平面型双向触发二极管的制造方法。提供了一种确保漏电小、回弹电压高、品质稳定的同时,进一步减少工艺步骤,提高合格率的平面型双向触发二极管芯片制造方法。以厚度100-300μm的P型晶片为原料,在晶片表面生长氧化层、光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序,在所述光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序之间包括如下工序:1)扩散窗口下沉;2)磷扩散;3)去除表面反型层;4)高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层;5)光刻金属电极窗口;6)镀镍金;本发明的工艺可以采用较厚的硅片,进而可以减少碎片率,同时平面钝化结构保证了切割在划片道内,保证了电压的稳定及优良的高温特性。

Description

一种平面型双向触发二极管芯片制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体分立器件的制造技术领域,特别是平面型双向触发二极管的制造方法。
背景技术
目前双向触发二极管生产技术包括两种:一种为OJ(Open Juction开放结)型,优点是工艺简单,成本低,但同时存在高温特性不好,回弹电压易衰降的问题,品质始终存在问题,市场份额越来越小;一种为平面型,目前工艺过程复杂,碎片率高,成本较高。因为要达到器件高回弹电压要求,必须要保证薄的基区,同时要求有较高的发射区与基区掺杂浓度差,现行的工艺在薄的硅原片上进行超过三次光刻的复杂加工,造成了碎片问题,产品良率无法保证。
国家知识产权局2010.2.17.公开的“公开号CN101651102A”,公开一种双向触发二极管芯片的制备方法,其声称的发明目的为“双向击穿电压值可调、封装形式多样、漏电流小、质量稳定可靠,结构新颖。”其技术方案包括“四次光刻、两次扩散和一次玻璃钝化工序”。工序特别复杂,成本极高,市场无法接受。
国家知识产权局2011.06.01.公开的“公告号:CN102082093A”,公开了一种双向稳压二极管DB3芯片及其生产工艺,其声称的发明目的为“提高击穿电压的稳定性,增强了二极管的触发能力,减小了高温耗电,延长了二极管的寿命的同时,提高了合格率。”其技术方案包括“三次光刻、两次扩散,一次电泳,一次烧结”。相对于前一对比文件,工序有所减少,合格率能够得到提高。
发明内容
本发明针对以上问题,提供了一种确保漏电小、回弹电压高、高温特性好、品质稳定的同时,进一步减少工艺步骤,进而提高合格率的平面型双向触发二极管芯片制造方法。
本发明的技术方案是:以厚度100-300μm的P型晶片为原料,在晶片表面生长氧化层、光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序,在所述光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序之间包括如下工序:
1)扩散窗口下沉;在扩散窗口中注入混酸,对扩散窗口中的晶片表面进行腐蚀,腐蚀深度以所述晶片表面为基准面,下沉5~40μm;
2)磷扩散;将上步骤制得的晶片清洗,再放入扩散炉中进行磷扩散;在晶片本体纵截面上形成N+、P、N+区域,同时在所述晶片本体氧化层表面下形成反型层;
3)去除表面反型层;第一、去除上步骤制得晶片表面的氧化层;第二、去除所述晶片本体氧化层表面下形成反型层;由于步骤1)扩散窗口下沉,在前述第二步去除反型层时,所述下沉的扩散窗口会进一步下沉,形成下沉窗口;
4)高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层;在1000-1270℃环境下生长一层二氧化硅钝化膜层以保护PN+结;在此温度下,同时驱进磷杂质,推PN+结深至40-80μm;由于均匀生长二氧化硅钝化膜层,在所述生长有二氧化硅钝化膜层的本体表面仍显现下沉窗口轮廓;
5)光刻金属电极窗口;沿所述下沉窗口轮廓,进行金属电极窗口光刻;在晶片表面形成金属电极窗口;
6)镀镍金;在金属电极窗口底面镀上镍金层,作为金属电极。
还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点。
还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点。
本发明采用两次扩散,两次光刻工艺,提供了目前生产平面型双向触发二极管的最简单工艺。步骤1)的下沉,使得即便采用较厚的硅片,也能得到较薄的P型基区;结合步骤4)将高温驱进磷杂质和设置钝化层工序合二为一,设置钝化层的同时,能使结深推深,结深推深以后,会使得P型基区更薄。最终使得芯片的雪崩放大系数变大,保证双向触发二极管的高回弹电压。此外,本发明的工艺由于可以采用较厚的硅片,进而可以减少碎片率,同时平面钝化结构保证了切割在划片道内,对钝化层无破坏,保证了电压的稳定及优良的高温特性。                   
附图说明
图1是本发明所制得芯片的结构示意图,
图2是本发明生长氧化层工序示意图,
图3是本发明光刻扩散窗口工序示意图,
图4是本发明扩散窗口下沉工序示意图,
图5是本发明扩散工序示意图,
图6是本发明去除表面反型层工序中一次去除氧化层工序的示意图,
图7是本发明去除表面反型层工序中二次去除反型层工序的示意图,
图8是本发明生成钝化层工序示意图,
图9是本发明光刻电极窗口工序示意图,
图10是本发明镀镍金工序示意图,
图11是本发明设置凸点工序示意图;
图中1是P型晶片,10是晶片表面,11是晶片去除反型层后的表面,2是氧化层,3是扩散窗口,30是扩散窗口表面,31是下沉窗口,32下沉窗口轮廓,4是反型层 ,5是钝化膜层,6是电极窗口,7是镍金层,8是凸点,9是芯片。
具体实施方式
本发明如图1-11所示:以厚度100-300μm的P型晶片1为原料,在晶片1表面生长氧化层2、光刻扩散窗口3和将晶片1切割为芯片9的工序,在所述光刻扩散窗口3和将晶片1切割为芯片9的工序之间包括如下工序:
前述生长氧化层工序如图2所示:将清洗洁净的P型晶片1在1050℃下生长一层氧化层2作为扩散掩蔽膜;
前述光刻出扩散窗口工序如图3所示,采用光刻工艺在晶片1表面去除部分氧化层2留出扩散窗口3。
1)扩散窗口下沉;如图4,清洗后,在扩散窗口3中注入混酸,对扩散窗口3中的晶片表面(即扩散窗口表面30)进行腐蚀,腐蚀深度以所述晶片表面10为基准面,下沉5~40μm;
2)磷扩散;如图5,将上步骤制得的晶片1清洗,再放入扩散炉中进行磷扩散;在晶片本体纵截面上形成N+、P、N+区域(如图中点线所示,图中已标出N+、P、N+区域),同时在所述晶片1本体氧化层2表面下形成反型层4;
3)去除表面反型层;如图6,第一、采用氢氟酸溶液去除上步骤制得晶片表面的氧化层2;如图7,第二、采用混酸(氢氟酸、硝酸+冰醋酸、硫酸等中的一种或多种的混合溶液;比如氢氟酸、硝酸、冰醋酸、硫酸四者的比例为1:1:X:Y,其中X的取值范围1-20,Y的取值范围1-15)。去除所述晶片1本体氧化层2表面下形成反型层4;由于步骤1)扩散窗口3下沉,在前述第二步去除反型层时,所述下沉的扩散窗口3会进一步下沉,形成下沉窗口31;
4)高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层;如图8,在1000-1270℃环境下生长一层二氧化硅钝化膜层5以保护PN+结;在此温度下,同时驱进磷杂质,推PN+结深至40-80μm;由于均匀生长二氧化硅钝化膜层6,在所述生长有二氧化硅钝化膜层6的本体表面仍显现下沉窗口轮廓32;
5)光刻金属电极窗口;如图9,沿所述下沉窗口轮廓32,进行金属电极窗口光刻;在晶片表面形成金属电极窗口6;
6)镀镍金;如图10,在金属电极窗口6底面镀上镍金层7,作为金属电极。
如图11所示,还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的第一种工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点8。
还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的第二种工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点8。
最后,测试晶片电性,切割成单颗芯片9,制得。如图1所示产品。

Claims (3)

1.一种平面型双向触发二极管芯片制造方法,以厚度100-300μm的P型晶片为原料,在晶片表面生长氧化层、光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序,其特征在于,在所述光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序之间包括如下工序:
1)扩散窗口下沉;在扩散窗口中注入混酸,对扩散窗口中的晶片表面进行腐蚀,腐蚀深度以所述晶片表面为基准面,下沉5~40μm;
2)磷扩散;将上步骤制得的晶片清洗,再放入扩散炉中进行磷扩散;在晶片本体纵截面上形成N+、P、N+区域,同时在所述晶片本体氧化层表面下形成反型层;
3)去除表面反型层;第一、去除上步骤制得晶片表面的氧化层;第二、去除所述晶片本体氧化层表面下形成反型层;由于步骤1)扩散窗口下沉,在前述第二步去除反型层时,所述下沉的扩散窗口会进一步下沉,形成下沉窗口;
4)高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层;在1000-1270℃环境下生长一层二氧化硅钝化膜层以保护PN+结;在此温度下,同时驱进磷杂质,推PN+结深至40-80μm;由于均匀生长二氧化硅钝化膜层,在所述生长有二氧化硅钝化膜层的本体表面仍显现下沉窗口轮廓;
5)光刻金属电极窗口;沿所述下沉窗口轮廓,进行金属电极窗口光刻;在晶片表面形成金属电极窗口;
6)镀镍金;在金属电极窗口底面镀上镍金层,作为金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种平面型双向触发二极管芯片制造方法,其特征在于,还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点。
3.根据权利要求1所述的一种平面型双向触发二极管芯片制造方法,其特征在于,还包括在所述金属电极上设置凸点的工序,所述设置凸点的工序为:在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点。
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