專利名稱：一種平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體分立器件的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是平面型雙向觸發(fā)二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
目前雙向觸發(fā)二極管生產(chǎn)技術(shù)包括兩種一種為OJ (Open Juction開放結(jié))型， 優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，成本低，但同時(shí)存在高溫特性不好，回彈電壓易衰降的問題，品質(zhì)始終存在問題，市場份額越來越??；一種為平面型，目前工藝過程復(fù)雜，碎片率高，成本較高。因?yàn)橐_(dá)到器件高回彈電壓要求，必須要保證薄的基區(qū)，同時(shí)要求有較高的發(fā)射區(qū)與基區(qū)摻雜濃度差，現(xiàn)行的工藝在薄的硅原片上進(jìn)行超過三次光刻的復(fù)雜加工，造成了碎片問題，產(chǎn)品良率無法保證。國家知識產(chǎn)權(quán)局2010. 2. 17.公開的“公開號CN101651102A”，公開一種雙向觸發(fā)
二極管芯片的制備方法，其聲稱的發(fā)明目的為“雙向擊穿電壓值可調(diào)、封裝形式多樣、漏電流小、質(zhì)量穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)新穎?！逼浼夹g(shù)方案包括“四次光刻、兩次擴(kuò)散和一次玻璃鈍化工序”。工序特別復(fù)雜，成本極高，市場無法接受。國家知識產(chǎn)權(quán)局2011. 06. 01.公開的“公告號CN102082093A”，公開了一種雙向
穩(wěn)壓二極管DB3芯片及其生產(chǎn)工藝，其聲稱的發(fā)明目的為“提高擊穿電壓的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了二極管的觸發(fā)能力，減小了高溫耗電，延長了二極管的壽命的同時(shí)，提高了合格率?！逼浼夹g(shù)方案包括“三次光刻、兩次擴(kuò)散，一次電泳，一次燒結(jié)”。相對于前一對比文件，工序有所減少，合格率能夠得到提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題，提供了一種確保漏電小、回彈電壓高、高溫特性好、品質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)，進(jìn)一步減少工藝步驟，進(jìn)而提高合格率的平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是以厚度100-300μπι的P型晶片為原料，在晶片表面生長氧化層、光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序，在所述光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序之間包括如下工序
1)擴(kuò)散窗口下沉；在擴(kuò)散窗口中注入混酸，對擴(kuò)散窗口中的晶片表面進(jìn)行腐蝕，腐蝕深度以所述晶片表面為基準(zhǔn)面，下沉5 40 μ m ；
2)磷擴(kuò)散；將上步驟制得的晶片清洗，再放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散；在晶片本體縱截面上形成N+、P、N+區(qū)域，同時(shí)在所述晶片本體氧化層表面下形成反型層；
3)去除表面反型層；第一、去除上步驟制得晶片表面的氧化層；第二、去除所述晶片本體氧化層表面下形成反型層；由于步驟1)擴(kuò)散窗口下沉，在前述第二步去除反型層時(shí)，所述下沉的擴(kuò)散窗口會進(jìn)一步下沉，形成下沉窗口 ；
4)高溫驅(qū)進(jìn)雜質(zhì)并生長二氧化硅鈍化膜層；在1000-127(TC環(huán)境下生長一層二氧化硅鈍化膜層以保護(hù)PN+結(jié)；在此溫度下，同時(shí)驅(qū)進(jìn)磷雜質(zhì)，推PN+結(jié)深至40-80 μ m ；由于均勻生長二氧化硅鈍化膜層，在所述生長有二氧化硅鈍化膜層的本體表面仍顯現(xiàn)下沉窗口輪廓；
5)光刻金屬電極窗口；沿所述下沉窗口輪廓，進(jìn)行金屬電極窗口光刻；在晶片表面形成金屬電極窗口；
6)鍍鎳金；在金屬電極窗口底面鍍上鎳金層，作為金屬電極。還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由焊錫凝固形成的凸點(diǎn)。還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由電鍍銀形成的凸點(diǎn)。本發(fā)明采用兩次擴(kuò)散，兩次光刻工藝，提供了目前生產(chǎn)平面型雙向觸發(fā)二極管的最簡單工藝。步驟1)的下沉，使得即便采用較厚的硅片，也能得到較薄的P型基區(qū)；結(jié)合步驟4)將高溫驅(qū)進(jìn)磷雜質(zhì)和設(shè)置鈍化層工序合二為一，設(shè)置鈍化層的同時(shí)，能使結(jié)深推深，結(jié)深推深以后，會使得P型基區(qū)更薄。最終使得芯片的雪崩放大系數(shù)變大，保證雙向觸發(fā)二極管的高回彈電壓。此外，本發(fā)明的工藝由于可以采用較厚的硅片，進(jìn)而可以減少碎片率，同時(shí)平面鈍化結(jié)構(gòu)保證了切割在劃片道內(nèi)，對鈍化層無破壞，保證了電壓的穩(wěn)定及優(yōu)良的高溫特性。


圖1是本發(fā)明所制得芯片的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是本發(fā)明生長氧化層工序示意圖，
圖3是本發(fā)明光刻擴(kuò)散窗口工序示意圖， 圖4是本發(fā)明擴(kuò)散窗口下沉工序示意圖， 圖5是本發(fā)明擴(kuò)散工序示意圖，
圖6是本發(fā)明去除表面反型層工序中一次去除氧化層工序的示意圖， 圖7是本發(fā)明去除表面反型層工序中二次去除反型層工序的示意圖， 圖8是本發(fā)明生成鈍化層工序示意圖， 圖9是本發(fā)明光刻電極窗口工序示意圖， 圖10是本發(fā)明鍍鎳金工序示意圖， 圖11是本發(fā)明設(shè)置凸點(diǎn)工序示意圖中1是P型晶片，10是晶片表面，11是晶片去除反型層后的表面，2是氧化層，3是擴(kuò)散窗口，30是擴(kuò)散窗口表面，31是下沉窗口，32下沉窗口輪廓，4是反型層，5是鈍化膜層， 6是電極窗口，7是鎳金層，8是凸點(diǎn)，9是芯片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明如圖1-11所示以厚度100-300μπι的P型晶片1為原料，在晶片1表面生長氧化層2、光刻擴(kuò)散窗口 3和將晶片1切割為芯片9的工序，在所述光刻擴(kuò)散窗口 3和將晶片1切割為芯片9的工序之間包括如下工序
前述生長氧化層工序如圖2所示將清洗潔凈的P型晶片1在1050°C下生長一層氧化層2作為擴(kuò)散掩蔽膜；前述光刻出擴(kuò)散窗口工序如圖3所示，采用光刻工藝在晶片1表面去除部分氧化層2 留出擴(kuò)散窗口 3。1)擴(kuò)散窗口下沉；如圖4，清洗后，在擴(kuò)散窗口 3中注入混酸，對擴(kuò)散窗口 3中的晶片表面(即擴(kuò)散窗口表面30)進(jìn)行腐蝕，腐蝕深度以所述晶片表面10為基準(zhǔn)面，下沉 5 40 μ m ；
2)磷擴(kuò)散；如圖5，將上步驟制得的晶片1清洗，再放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散；在晶片本體縱截面上形成N+、P、N+區(qū)域(如圖中點(diǎn)線所示，圖中已標(biāo)出N+、P、N+區(qū)域)，同時(shí)在所述晶片1本體氧化層2表面下形成反型層4 ；
3)去除表面反型層；如圖6，第一、采用氫氟酸溶液去除上步驟制得晶片表面的氧化層 2 ；如圖7，第二、采用混酸(氧氟酸、硝酸+冰醋酸、硫酸等中的一種或多種的混合溶液；比如氫氟酸、硝酸、冰醋酸、硫酸四者的比例為1 :1 :X:Y，其中X的取值范圍1-20，Y的取值范圍 1-15)。去除所述晶片1本體氧化層2表面下形成反型層4;由于步驟1)擴(kuò)散窗口 3下沉， 在前述第二步去除反型層時(shí)，所述下沉的擴(kuò)散窗口 3會進(jìn)一步下沉，形成下沉窗口 31 ；
4)高溫驅(qū)進(jìn)雜質(zhì)并生長二氧化硅鈍化膜層；如圖8，在1000-127(TC環(huán)境下生長一層二氧化硅鈍化膜層5以保護(hù)PN+結(jié)；在此溫度下，同時(shí)驅(qū)進(jìn)磷雜質(zhì)，推PN+結(jié)深至40-80 μ m ； 由于均勻生長二氧化硅鈍化膜層6，在所述生長有二氧化硅鈍化膜層6的本體表面仍顯現(xiàn)下沉窗口輪廓32 ；
5)光刻金屬電極窗口；如圖9，沿所述下沉窗口輪廓32，進(jìn)行金屬電極窗口光刻；在晶片表面形成金屬電極窗口 6 ；
6)鍍鎳金；如圖10，在金屬電極窗口6底面鍍上鎳金層7，作為金屬電極。如圖11所示，還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的第一種工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由焊錫凝固形成的凸點(diǎn)8。還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的第二種工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由電鍍銀形成的凸點(diǎn)8。最后，測試晶片電性，切割成單顆芯片9，制得。如圖1所示產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法，以厚度100-300 μ m的P型晶片為原料， 在晶片表面生長氧化層、光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序，其特征在于，在所述光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序之間包括如下工序1)擴(kuò)散窗口下沉；在擴(kuò)散窗口中注入混酸，對擴(kuò)散窗口中的晶片表面進(jìn)行腐蝕，腐蝕深度以所述晶片表面為基準(zhǔn)面，下沉5 40 μ m ；2)磷擴(kuò)散；將上步驟制得的晶片清洗，再放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散；在晶片本體縱截面上形成N+、P、N+區(qū)域，同時(shí)在所述晶片本體氧化層表面下形成反型層；3)去除表面反型層；第一、去除上步驟制得晶片表面的氧化層；第二、去除所述晶片本體氧化層表面下形成反型層；由于步驟1)擴(kuò)散窗口下沉，在前述第二步去除反型層時(shí)，所述下沉的擴(kuò)散窗口會進(jìn)一步下沉，形成下沉窗口 ；4)高溫驅(qū)進(jìn)雜質(zhì)并生長二氧化硅鈍化膜層；在1000-127(TC環(huán)境下生長一層二氧化硅鈍化膜層以保護(hù)PN+結(jié)；在此溫度下，同時(shí)驅(qū)進(jìn)磷雜質(zhì)，推PN+結(jié)深至40-80 μ m ；由于均勻生長二氧化硅鈍化膜層，在所述生長有二氧化硅鈍化膜層的本體表面仍顯現(xiàn)下沉窗口輪廓；5)光刻金屬電極窗口；沿所述下沉窗口輪廓，進(jìn)行金屬電極窗口光刻；在晶片表面形成金屬電極窗口；6)鍍鎳金；在金屬電極窗口底面鍍上鎳金層，作為金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法，其特征在于，還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由焊錫凝固形成的凸點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法，其特征在于，還包括在所述金屬電極上設(shè)置凸點(diǎn)的工序，所述設(shè)置凸點(diǎn)的工序?yàn)樵谒鼋饘匐姌O表面增設(shè)凸出于晶片表面的由電鍍銀形成的凸點(diǎn)。
全文摘要
一種平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法。涉及平面型雙向觸發(fā)二極管的制造方法。提供了一種確保漏電小、回彈電壓高、品質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)，進(jìn)一步減少工藝步驟，提高合格率的平面型雙向觸發(fā)二極管芯片制造方法。以厚度100-300μm的P型晶片為原料，在晶片表面生長氧化層、光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序，在所述光刻擴(kuò)散窗口和將晶片切割為芯片的工序之間包括如下工序1)擴(kuò)散窗口下沉；2)磷擴(kuò)散；3)去除表面反型層；4)高溫驅(qū)進(jìn)雜質(zhì)并生長二氧化硅鈍化膜層；5)光刻金屬電極窗口；6)鍍鎳金；本發(fā)明的工藝可以采用較厚的硅片，進(jìn)而可以減少碎片率，同時(shí)平面鈍化結(jié)構(gòu)保證了切割在劃片道內(nèi)，保證了電壓的穩(wěn)定及優(yōu)良的高溫特性。
文檔編號H01L21/329GK102522333SQ201210004060
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者薛列龍 申請人:薛列龍