專利名稱：一種快恢復(fù)二極管芯片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是快恢復(fù)二極管芯片的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今快恢復(fù)二極管芯片制造中較先進(jìn)的技術(shù)是采用一定電阻率的N-型單面拋光片，背面擴(kuò)散N++型半導(dǎo)體雜質(zhì)，正面擴(kuò)散P型半導(dǎo)體雜質(zhì)的方法進(jìn)行制備，其工藝步驟為清洗、背面擴(kuò)散、正面擴(kuò)散、背面引入復(fù)合雜質(zhì)中心、刻槽、玻璃鈍化、光刻引線孔、鍍膜、光刻金屬膜及合金、背面鍍膜、劃片，該方法的不足之處為產(chǎn)品的反向恢復(fù)特性差，反向恢復(fù)軟度小。長期以來，在半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，人們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)、性能優(yōu)化、成本降低、可靠性等方面，作出了不懈的努力。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明的目的是提供一種反向恢復(fù)時(shí)間短、反向恢復(fù)軟度因子大的、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)新穎的快恢復(fù)二極管芯片的制備方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是采用潔凈的一定電阻率的單面拋光N-型單晶硅經(jīng)以下工藝步驟制成
1)一次擴(kuò)散在所述N-型單晶硅的背面完成N+型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成N-/N+結(jié)
構(gòu)；
2)二次擴(kuò)散在N-/N+結(jié)構(gòu)硅片的背面完成N++型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成N-/N+/N++結(jié)構(gòu)；
3)在N-/N+/N++的正面完成P型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)；
4)在P/N-/N+/N++背面引入半導(dǎo)體復(fù)合中心雜質(zhì)；
5)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻臺(tái)面槽窗口，并臺(tái)面成型，玻璃鈍化；
6)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻引線孔窗口，并鍍膜；
7)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻金屬膜；
8)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的背面鍍膜；
9)將P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片劃成獨(dú)立的芯片。本發(fā)明通過兩次磷擴(kuò)散和一次硼擴(kuò)散的工藝方法，提高了產(chǎn)品的反向恢復(fù)特性，產(chǎn)品的反向恢復(fù)時(shí)間減小，反向恢復(fù)軟度大大提高，滿足了用戶的需求，擴(kuò)大了產(chǎn)品的使用范圍。本發(fā)明上述N-型單晶硅材料的電阻率為15 60 cm。N+、N++型半導(dǎo)體雜質(zhì)為磷，兩次擴(kuò)散都是在硅片的背面完成，P型半導(dǎo)體雜質(zhì)為硼，在硅片的正面完成擴(kuò)散。本發(fā)明增加了一次N++擴(kuò)散，增加了產(chǎn)品的反向恢復(fù)軟度因子，提高了產(chǎn)品的反向恢復(fù)特性。第一次擴(kuò)散時(shí)，將硅片正面采用SiO2保護(hù)，背面去除SiO2，先進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散，再進(jìn)行磷再擴(kuò)散。所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為950±5°C、60±2分鐘；所述再擴(kuò)散是在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 13小時(shí)。可以達(dá)到合適的磷雜質(zhì)分布方塊和極深。第二次擴(kuò)散時(shí)，先進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散，再進(jìn)行磷再擴(kuò)散。所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為1175 ± 5°C、240 ±5分鐘；所述再擴(kuò)散是在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散2 3小時(shí)?？梢赃_(dá)到合適的磷雜質(zhì)分布方塊和極深。第三次擴(kuò)散時(shí)，先采用硼進(jìn)行預(yù)擴(kuò)散，再采用硼進(jìn)行再擴(kuò)散。所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為920±5°C、60±2分鐘；所述再擴(kuò)散是在1200±5°C溫度條件下，在O2氣氛中中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 18小時(shí)?？梢赃_(dá)到合適的硼雜質(zhì)分布方塊和極深。


·圖I為本發(fā)明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為常規(guī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I、圖2中，I為SiO2, 2為鍍膜區(qū)、3為鍍膜區(qū)、4為玻璃鈍化區(qū)。
具體實(shí)施例方式選取電阻率為15 60 Q. cm的N-型硅材料單面拋光片，進(jìn)行快恢復(fù)二極管芯片生產(chǎn)的步驟如下。I、硅片清洗先后采用電子清洗液(NH4OH =H2O2 =H2O的體積比為1:2:5)和電子清洗液(HCL = H2O2 = H2O的體積比為1:2:6)進(jìn)行清洗，清洗液的溫度為85±5°C，清洗時(shí)間10分鐘。再用去離子水(電阻率大于14MQ. cm)沖洗30分鐘，甩干。2、氧化將娃片在1150±5°C的O2氣氛中氧化15 20小時(shí)。3、正面保護(hù)用HF溶液去除硅片背面的氧化層，以去離子水沖洗干凈。再進(jìn)行清洗硅片，方法同步驟I。4、第一次擴(kuò)散進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散，預(yù)擴(kuò)散950±5°C、1小時(shí)，然后再在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 13小時(shí)，以達(dá)到合適的雜質(zhì)分布，形成N-/N+結(jié)構(gòu),取下娃片。5、清洗用HF溶液漂去表面磷硅玻璃及硅片背面的SiO2，去離子水沖洗干凈。再進(jìn)行清洗硅片，方法同步驟I。6、第二次擴(kuò)散進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散，預(yù)擴(kuò)散1175±5°C 4小時(shí)，然后再在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散2 3小時(shí)，以達(dá)到合適的雜質(zhì)分布，形成N-/N+/N++結(jié)構(gòu),取下娃片。7、清洗用HF溶液去除硅片正背面的氧化層，去離子水沖洗干凈。再進(jìn)行清洗硅片，方法同步驟I。8、第三次擴(kuò)散進(jìn)行硼預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散，預(yù)擴(kuò)散920±5°C I小時(shí)，然后再在1200±5°C溫度條件下，在O2氣氛中中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 18小時(shí)，以達(dá)到合適的雜質(zhì)分布，形成P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu),取下娃片。9、氧化在1150±5°C的O2氣氛中氧化15 20小時(shí)。
10、硅片背面引入半導(dǎo)體復(fù)合中心雜質(zhì)。11、硅片正反兩面涂450光刻膠，裝入片架，放入90 ± 5 °C的烘箱內(nèi)30 ± 5分鐘，并進(jìn)行曝光、顯影，再將片架置于150±5°C的烘箱內(nèi)30±5分鐘，用HF:NH4F:H20體積比為3:6:10的混合溶液去除窗口內(nèi)SiO2，并在HAC = HNO3: HF = HNO3體積比為1:0. 2:1. 25:0. 5的混合溶液中進(jìn)行臺(tái)面成型，再進(jìn)行PN結(jié)玻璃鈍化保護(hù)。12、在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片硅片的正面涂450光刻膠，用HF:NH4F:H20體積比為3:6:10的混合溶液去凈表面SiO2，正面蒸發(fā)Al (鋁)，硅片正面涂450光刻膠，去除多余的Al (鋁)，便于電極引出。13、在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的背面鍍TiNiAg膜，增加歐姆接觸，降低熱阻。14、將P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片劃成獨(dú)立的芯片。至此，本發(fā)明制成了快恢復(fù)二極管芯片?！た旎謴?fù)二極管是特種半導(dǎo)體器件，重要的電特性參數(shù)包括反向擊穿電壓、反向恢復(fù)時(shí)間和軟度因子。通過在N-和N++之間增加一層N+擴(kuò)散區(qū)，以提高產(chǎn)品的反向恢復(fù)軟度因子，減少反向恢復(fù)時(shí)間。選取合適的N-材料電阻率，以滿足用戶對(duì)不同反向擊穿電壓的要求。
權(quán)利要求
1.一種快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于采用潔凈的單面拋光N-型單晶硅片經(jīng)以下エ藝步驟制成 1)一次擴(kuò)散在所述N-型單晶硅的背面完成N+型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成N-/N+結(jié)構(gòu)； 2)二次擴(kuò)散在N-/N+結(jié)構(gòu)硅片的背面完成N++型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成N-/N+/N++結(jié)構(gòu)； 3)在N-/N+/N++的正面完成P型半導(dǎo)體雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)； 4)在P/N-/N+/N++背面引入半導(dǎo)體復(fù)合中心雜質(zhì)； 5)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻臺(tái)面槽窗ロ，并臺(tái)面成型，玻璃鈍化； 6)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻引線孔窗ロ，并鍍膜； 7)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的正面光刻金屬膜； 8)在P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片的背面鍍膜； 9)將P/N-/N+/N++結(jié)構(gòu)硅片劃成獨(dú)立的芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于一次擴(kuò)散時(shí)，將娃片正面采用SiO2保護(hù)，背面去除SiO2，所述擴(kuò)散為先進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散，再進(jìn)行磷再擴(kuò)散。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為950±5で、60±2分鐘；所述再擴(kuò)散是在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 13小吋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于二次擴(kuò)散時(shí)，先進(jìn)行磷預(yù)擴(kuò)散，再進(jìn)行磷再擴(kuò)散。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為1175±5°C、240±5分鐘；所述再擴(kuò)散是在1240±5°C的溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小吋，再在N2氣氛中擴(kuò)散2 3小吋。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于三次擴(kuò)散時(shí)，先進(jìn)行硼預(yù)擴(kuò)散，再進(jìn)行硼再擴(kuò)散。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于所述預(yù)擴(kuò)散的溫度及時(shí)間為920±5で、60±2分鐘；所述再擴(kuò)散是在1200±5°C溫度條件下，在O2氣氛中擴(kuò)散2小時(shí)，再在N2氣氛中擴(kuò)散8 18小吋。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述快恢復(fù)ニ極管芯片的制備方法，其特征在于所述單面拋光N-型單晶硅的電阻率為15 60 Q cm。
全文摘要
一種快恢復(fù)二極管芯片制備方法，涉及一種半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明中包括如下工藝步驟硅片清洗、氧化、一次擴(kuò)散、二次清洗、二次擴(kuò)散、三次清洗、三次擴(kuò)散、氧化、背面半導(dǎo)體復(fù)合中心雜質(zhì)引入、一次光刻、臺(tái)面成型、玻璃鈍化、二次光刻、正面鍍膜、三次光刻、背面鍍膜，最后劃成獨(dú)立的芯片。本發(fā)明產(chǎn)品的擊穿電壓可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)；產(chǎn)品的反向恢復(fù)軟度因子大，反向恢復(fù)時(shí)間小。
文檔編號(hào)H01L21/329GK102789970SQ201210308248
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者周明, 張興杰, 程萬坡, 穆連和 申請(qǐng)人:南通明芯微電子有限公司