專利名稱：離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，屬于半導體器件加工技術領域背景技術本發(fā)明作出以前，在已有技術中，1/2W、1W穩(wěn)壓二極管芯片已在廣泛采用，但長期以來主要依靠進口，近年來在國內也在開始生產(chǎn)部分低電壓的(3.6V～6.8V)穩(wěn)壓二極管芯片。其工藝上采用在N型硅拋光片的基礎上，運用氧化，擴散，合金等手段做出PN結，利用N型硅片的摻雜濃度來控制齊納擊穿電壓，從而達到生產(chǎn)穩(wěn)壓二極管芯片的目的。但該方法有其顯著的弱點1、用該方法生產(chǎn)的芯片其穩(wěn)壓范圍受到限制僅能生產(chǎn)3.6～6.8V穩(wěn)壓值的芯片；2、該方法生產(chǎn)的芯片電性能較差，穩(wěn)壓電壓值范圍精度僅能控制在5％，且經(jīng)常有混檔現(xiàn)象發(fā)生；正向電壓較大，通常IF＝100MA時VF＞0.95V，部分達到1.3V以上，且分布不均勻；由于用合金擴散法，反向漏電流較大，通常在幾百納安(nA)水平。3、該方法由于利用N型硅片的摻雜濃度來控制齊納擊穿電壓，故對硅拋光片的電阻率要求極嚴，對大批量生產(chǎn)有一定的制約，同時由于硅拋光片的制作中存在的均勻性較差，缺陷較多等客觀情況，要提高產(chǎn)品質量有較大困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片穩(wěn)壓值精度高、穩(wěn)定性重復性好，并具有可調性，即生產(chǎn)芯片時可以通過工藝上的調整來調控穩(wěn)壓值的離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法。
本發(fā)明的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的將硅外延片放在高溫擴散爐內進行第一次氧化，采用離子注入機將磷離子注入在硅外延片上，然后進行磷退火處理，退火處理溫度為1050-1150℃，退火時間為30-200分；將上述磷退火處理過的芯片半成品放在高溫擴散爐內進行第二次氧化，第二次氧化后進行光刻、腐蝕；經(jīng)上述腐蝕過的芯片半成品放在高溫擴散爐內進行第三次氧化，然后再采用離子注入機將硼離子注入在上述經(jīng)過第三次氧化過的芯片半成品上，并進行硼退火處理，退火處理溫度為1050-1150℃，退火時間為30-150分；再進入低壓高溫淀積爐生長氮化硅薄膜、光刻、腐蝕，再次調整電壓，采用磷離子注入或硼離子注入或增加退火時間為成品。
在本發(fā)明中第一次氧化氧化硅厚度為30～100nm；第二次氧化氧化硅厚度為500～1000nm；第三次氧化氧化硅厚度為50～150nm；氮化硅生長厚度為80～150nm。
在本發(fā)明中磷離子注入能量為80～160KW，注入劑量為5E11～2E15。
在本發(fā)明中硼離子注入能量為80～160KW，注入劑量為1E15～5E15。
本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有正向電壓小的特點，一般當IF＝100MA時VF＜0.92V，當IF＝200MA時VF＜1V，且均勻性好；2、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有穩(wěn)壓值精度高的特點，一般能達到2％的要求；3、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有反向漏電小的特點，一般反向漏電比原方法小一到兩個數(shù)量級，即漏電流僅幾個納安水平；4、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有重復性好穩(wěn)定性好的優(yōu)點，由于采用的離子注入具有穩(wěn)定性高重復性好，從而決定了本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有重復性、穩(wěn)定性好的特性；5、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有可調性，即生產(chǎn)芯片時可以通過工藝上的調整來調控穩(wěn)壓值。
6、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片對材料的要求不高，理論上任何電阻率的外延片通過離子注入的方法都能生產(chǎn)合格的穩(wěn)壓二極管芯片；7、本發(fā)明所生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片，能控制生產(chǎn)各種擋次電壓的芯片，可滿足用戶的選擇需要。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖具體實施方式
下面本發(fā)明將結合附圖中的實施例作進一步描述實施例一
在本發(fā)明中穩(wěn)壓二極管芯片基體材料選硅外延圓片(N型)，首先將硅外延園片放在高溫擴散爐內進行第一次氧化，氧化硅厚度為50nm；然后采用離子注入機將磷離子注入在硅外延片上，磷離子注入能量為80～160KW，注入劑量為5E11。然后進行磷退火處理，磷退火處理溫度為1050-1150℃，磷退火時間為30-200分；將上述磷退火處理過的芯片半成品放在高溫擴散爐內進行第二次氧化，氧化硅厚度為500nm，然后進行光刻，光刻在光刻機上進行，可根據(jù)二極管芯片型號不同的要求需制成光刻板(常規(guī)工藝)；光刻后進行腐蝕處理，腐蝕處理的目的是將氧化層處理干凈，腐蝕處理是在氫氟酸液內進行；經(jīng)上述腐蝕處理過的芯片半成品再放在高溫擴散爐內進行第三次氧化，氧化硅厚度為50nm，然后再采用離子注入機將硼離子注入在上述經(jīng)過第三次氧化過的芯片半成品上，硼離子注入能量為80～160KW，注入劑量為1E15。然后進行硼退火處理，硼退火處理溫度為1050-1150℃，硼退火時間為30-150分；經(jīng)過硼退火處理的芯片半成品再進入低壓高溫淀積爐生長，氮化硅薄膜生長厚度為80nm。將上述經(jīng)低壓高溫淀積爐生長過氮化硅薄膜的芯片半成品進入光刻、腐蝕工序加工處理(其工藝處理過程與上述光刻、腐蝕工序加工處理過程相同)，對經(jīng)上述加工好的二極管芯片再次調整穩(wěn)壓電壓后為穩(wěn)壓二極管芯片成品。再次調整電壓通過調整退火時間，生產(chǎn)的穩(wěn)壓管芯片BV＝39-40V。采用本實施例中的工藝加工制造成的穩(wěn)壓二極管芯片具有正向電壓小的特點，當IF＝100MA時VF＜0.92V，當IF＝200MA時VF＜1V，且均勻性好，并且質量穩(wěn)定，高精度(±5％以內)的硅平面穩(wěn)壓二極管芯片。
本發(fā)明對材料的要求不高，理論上任何電阻率的外延片通過離子注入的方法都能生產(chǎn)合格的穩(wěn)壓二極管芯片。在本發(fā)明中采用的原材料均為市場所購，使用的設備均為常規(guī)設備。
實施例二本發(fā)明在該實施例中技術參數(shù)如下第一次氧化硅厚度為80nm；第二次氧化硅厚度為800nm；第三次氧化硅厚度為100nm；進入低壓高溫淀積爐生長，氮化硅薄膜生長厚度為120nm。磷退火處理溫度為1050-1150℃，磷退火時間為30-200分；硼退火處理溫度為1050-1150℃，硼退火時間為30-150分。磷離子注入能量為80～160KW，注入劑量為3E14；硼離子注入能量為80～160KW，注入劑量為3E15。再次調整電壓根據(jù)生產(chǎn)的實際，通過再次磷離子的注入或硼離子的注入或調整退火時間，生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片BV＝8.3-8.7V。采用實施例一中的加工工藝方法制成的穩(wěn)壓二極管芯片具有穩(wěn)壓值精度高的特點，能達到2％的要求。
實施例三本發(fā)明在該實施例中技術參數(shù)如下第一次氧化硅厚度為100nm；第二次氧化硅厚度為900nm；第三次氧化硅厚度為140nm；進入低壓高溫淀積爐生長，氮化硅薄膜生長厚度為140nm。磷退火處理溫度為1050-1150℃，磷退火時間為30-200分；硼退火處理溫度為1050-1150℃，硼退火時間為30-150分。磷離子注入能量為80～160KW，注入劑量為2E15；硼離子注入能量為80～160KW，注入劑量為5E15。再次調整電壓通過調整退火時間，產(chǎn)生的穩(wěn)壓二極管芯片BV＝1.9-2.1V。采用實施例一、二中的加工工藝方法制成的穩(wěn)壓二極管芯片同樣能滿足實施例一、二中的質量要求，具有精度高、重復性穩(wěn)定性好的特性。
權利要求
1.一種離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，其特征是將硅外延片進行第一次氧化，采用磷離子注入在硅外延片上，然后進行磷退火處理，退火處理溫度為1050-1150℃，退火時間為30-200分；將上述磷退火處理過的芯片半成品進行第二次氧化，第二次氧化后進行光刻、腐蝕；經(jīng)上述腐蝕過的芯片半成品進行第三次氧化，然后再采用硼離子注入在上述經(jīng)過第三次氧化過的芯片半成品上，并進行硼退火處理，退火處理溫度為1050-1150℃，退火時間為30-150分；再進入氮化硅薄膜生長、光刻、腐蝕，再次調整電壓，采用磷離子注入或硼離子注入或增加退火時間為成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，其特征在于所述的第一次氧化硅厚度為30～100nm；第二次氧化硅厚度為500～1000nm；第三次氧化硅厚度為50～150nm；氮化硅薄膜生長厚度為80～150nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，其特征在于所述的磷離子注入能量為80～160KW，磷離子注入劑量為5E11～2E15。
4.根據(jù)權利要求1所述的離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，其特征在于所述的硼離子注入能量為80～160KW，硼離子注入劑量為1E15～5E15。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子注入穩(wěn)壓二極管芯片的制造方法，屬于半導體器件加工技術領域。其特征是將硅外延片進行第一次氧化，采用磷離子注入，然后進行磷退火處理；進行第二次氧化，第二次氧化后進行光刻、腐蝕；經(jīng)上述腐蝕過的芯片半成品進行第三次氧化，再采用硼離子注入在上述經(jīng)過第三次氧化過的芯片半成品上，并進行硼退火處理；再進入生長氮化硅薄膜、光刻、腐蝕，最后調整電壓為成品。本發(fā)明制造工藝簡單，生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管芯片具有穩(wěn)壓值精度高、穩(wěn)定性重復性好的特點，一般能達到2％的要求，且均勻性好；并具有可調性，即生產(chǎn)芯片時可以通過工藝上的調整來調控穩(wěn)壓值，并能控制生產(chǎn)各種檔次電壓的芯片，可滿足用戶的選擇需要。
文檔編號H01L21/329GK1599042SQ20041004160
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月2日 優(yōu)先權日2004年8月2日
發(fā)明者徐愛華, 毛立平 申請人:無錫華普微電子有限公司, 上海毅鑫電子科技發(fā)展有限公司