專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體二極管芯片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)芯片及生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)芯片通常采用紙?jiān)磧纱螖U(kuò)散單擴(kuò)散結(jié)的生產(chǎn)工藝?，F(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題生產(chǎn)瞬態(tài)電壓抑制器芯片使用單個(gè)擴(kuò)散結(jié)時(shí)，如果反向擊穿電壓達(dá)到250以上，當(dāng)芯片擊穿時(shí)，臺(tái)面的表面電場(chǎng)過(guò)高，造成表面擊穿先于體內(nèi)擊穿，擊穿電流集中分布在臺(tái)面附近，使臺(tái)面的結(jié)溫上升，容易造成芯片的損壞，所以行業(yè)內(nèi)瞬態(tài)電壓抑制器反向擊穿電壓多為250V以下，250V以上產(chǎn)品多采用雙低壓芯片串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，這就產(chǎn)生一些封裝外形沒(méi)法實(shí)現(xiàn)封裝和影響產(chǎn)品可靠性等問(wèn)題。采用紙?jiān)磾U(kuò)散的擴(kuò)散結(jié)深不平坦，導(dǎo)致?lián)舸╇妷翰粔蚍€(wěn)定，抗浪涌能力差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)新的瞬態(tài)電壓抑制器芯片的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，這種新的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝在提高瞬態(tài)電壓抑制器擊穿電壓的同時(shí)，保證了二極管的反向浪涌能力穩(wěn)定性及可靠性，延長(zhǎng)了二極管的壽命。
本發(fā)明是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于包括如下次序的步驟1)擴(kuò)散前處理通過(guò)酸、堿、去離子水超聲清洗等工序，對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)處理；2)氧化把經(jīng)過(guò)擴(kuò)散前處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；3)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，單向在正面，雙向在兩面刻出一次擴(kuò)散圖形；4)硼源一次擴(kuò)散把光刻后的硅片清洗干凈，采用液態(tài)硼源放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+；5)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；6)二次硼擴(kuò)散把擴(kuò)散后處理的硅片清洗干凈，單向采用正面液態(tài)硼源反面液態(tài)磷源， 雙面采用雙面液態(tài)硼源，放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+及N+ ；7)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；8)氧化把噴砂后經(jīng)過(guò)超砂、電子清洗劑處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；9)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，刻出臺(tái)面圖形；10)臺(tái)面腐蝕用混酸刻蝕臺(tái)面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；11)電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺(tái)面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時(shí)間， 進(jìn)行電泳；12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；
14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專(zhuān)用鍍槽中進(jìn)行鍍鎳、鍍金、干燥；
15)芯片切割用劃片機(jī)把鍍金后的硅片從臺(tái)面溝槽處劃成單個(gè)芯片。根據(jù)上述生產(chǎn)工藝獲得的高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片；
芯片參數(shù)
雪崩擊穿電壓VBO250V-400V ；
反向漏電流Ik<1 μΑ；
結(jié)溫 Tj150°C。根據(jù)所述方法獲得其結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器和P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器。本發(fā)明的高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片生產(chǎn)工藝，采用增加輔助擊穿擴(kuò)散結(jié)的芯片結(jié)構(gòu)，芯片主體結(jié)可使擊穿電壓達(dá)到250V-400V，而在芯片臺(tái)面溝槽附近區(qū)域設(shè)計(jì)的輔助 PN結(jié)，其擊穿電壓高于主體結(jié)擊穿電壓，使主體結(jié)區(qū)域先擊穿，漏電流分布于主體結(jié)區(qū)域， 而輔助結(jié)區(qū)域不發(fā)生擊穿，從而解決了單擴(kuò)散結(jié)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)高電壓芯片時(shí)的漏電大，擊穿電壓低，易損壞的問(wèn)題，提高了高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的耐壓性能，同時(shí)提高瞬態(tài)電壓抑制器的抗浪涌能力及可靠性。


圖1為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片生產(chǎn)工藝流程圖3為單向瞬態(tài)電壓抑制器的芯片剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖4為雙向瞬態(tài)電壓抑制器的芯片剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖5為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片光刻版單元圖形A ； 圖6為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片光刻版單元圖形B。圖中1. TVS芯片，2.臺(tái)面溝槽，3.玻璃層，4.金屬面5 . 二次硼擴(kuò)散結(jié)，6. — 次硼擴(kuò)散結(jié)，7.材料硅片，8 .磷擴(kuò)散結(jié)。
具體實(shí)施例方式
為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明
如圖1至圖6所示，高電壓瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的芯片結(jié)構(gòu)分為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，
P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為T(mén)VS芯片1，臺(tái)面溝槽2，玻璃層3，金屬面4;
P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為T(mén)VS芯片1，臺(tái)面溝槽2，玻璃層3，金屬面4 ；
如圖2所示，瞬態(tài)電壓抑制器TVS的芯片工藝流程如下
1)擴(kuò)散前處理通過(guò)酸、堿、去離子水超聲清洗等工序，對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)處理；2)氧化把經(jīng)過(guò)擴(kuò)散前處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；
3)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，單向在正面，雙向在兩面刻出一次擴(kuò)散圖形；
4)硼源一次擴(kuò)散把光刻后的硅片清洗干凈，采用液態(tài)硼源放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+；
5)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；
6)二次硼擴(kuò)散把擴(kuò)散后處理的硅片清洗干凈，單向采用正面液態(tài)硼源反面液態(tài)磷源， 雙面采用雙面液態(tài)硼源，放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+及N+ ；
7)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；
8)氧化把噴砂后經(jīng)過(guò)超砂、電子清洗劑處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；
9)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，刻出臺(tái)面圖形；
10)臺(tái)面腐蝕用混酸刻蝕臺(tái)面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；
11)電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺(tái)面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時(shí)間， 進(jìn)行電泳；
12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；
13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；
14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專(zhuān)用鍍槽中進(jìn)行鍍鎳、鍍金、干燥；
15)芯片切割用劃片機(jī)把鍍金后的硅片從臺(tái)面溝槽處劃成單個(gè)芯片。如圖3、圖4所示，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的芯片剖面結(jié)構(gòu)，依次為二次硼擴(kuò)散結(jié)5，一次硼擴(kuò)散結(jié)6，材料硅片7，磷擴(kuò)散結(jié)8。如圖5、圖6所示，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的芯片光刻版單元圖形，一次硼擴(kuò)散光刻版用于光刻一次硼擴(kuò)散的區(qū)域，臺(tái)面溝槽光刻板用于光刻臺(tái)面溝槽腐蝕的區(qū)域。工藝改進(jìn)后的參數(shù)
雪崩擊穿電壓VBO250V-400V
反向漏電流Ik<1 μ a
結(jié)溫 Tj150 0C
根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權(quán)利要求
1.一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于包括如下次序的步驟1)擴(kuò)散前處理通過(guò)酸、堿、去離子水超聲清洗等工序，對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)處理；2)氧化把經(jīng)過(guò)擴(kuò)散前處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；3)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，單向在正面，雙向在兩面刻出一次擴(kuò)散圖形；4)硼源一次擴(kuò)散把光刻后的硅片清洗干凈，采用液態(tài)硼源放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+；5)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；6)二次硼擴(kuò)散把擴(kuò)散后處理的硅片清洗干凈，單向采用正面液態(tài)硼源反面液態(tài)磷源， 雙面采用雙面液態(tài)硼源，放入1200 1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散形成P+及N+ ；7)擴(kuò)散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；8)氧化把噴砂后經(jīng)過(guò)超砂、電子清洗劑處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長(zhǎng)一層氧化層；9)光刻把氧化后的硅片進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，刻出臺(tái)面圖形；10)臺(tái)面腐蝕用混酸刻蝕臺(tái)面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；11)電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺(tái)面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時(shí)間， 進(jìn)行電泳；12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專(zhuān)用鍍槽中進(jìn)行鍍鎳、鍍金、干燥；15)芯片切割用劃片機(jī)把鍍金后的硅片從臺(tái)面溝槽處劃成單個(gè)芯片；根據(jù)上述生產(chǎn)工藝獲得的高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片；芯片參數(shù)為雪崩擊穿電壓VBO250V-400V ；反向漏電流Ik<1 μ??；結(jié)溫 Tj150°C。
2.一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，其特征在于芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為T(mén)VS芯片(1)、臺(tái)面溝槽 (2)、玻璃層(3)和金屬面(4)；P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為T(mén)VS芯片(1)、臺(tái)面溝槽(2)、 玻璃層(3)和金屬面(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片及生產(chǎn)工藝，采用增加輔助擊穿擴(kuò)散結(jié)的芯片結(jié)構(gòu)，芯片主體結(jié)可使擊穿電壓達(dá)到250V-400V，而在芯片臺(tái)面溝槽附近區(qū)域設(shè)計(jì)的輔助PN結(jié)，其擊穿電壓高于主體結(jié)擊穿電壓，使主體結(jié)區(qū)域先擊穿，漏電流分布于主體結(jié)區(qū)域，而輔助結(jié)區(qū)域不發(fā)生擊穿，從而解決了單擴(kuò)散結(jié)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)高電壓芯片時(shí)的漏電大，擊穿電壓低，易損壞的問(wèn)題，提高了高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的耐壓性能，同時(shí)提高瞬態(tài)電壓抑制器的抗浪涌能力及可靠性。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102543722SQ20111044164
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉寧, 劉振宇, 劉長(zhǎng)蔚, 盧凱, 王軍明, 王維, 白樹(shù)軍, 薄勇 申請(qǐng)人:天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司