本發(fā)明涉及二極管的優(yōu)化領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于TVS二極管的推阱工藝。
背景技術(shù)：
TVS管（Transient Voltage Suppressor，瞬變電壓抑制二極管）作為一種二極管形態(tài)的保護器件被廣泛運用于各種I/O（輸入/輸出）接口、手機、PC、平板上。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對TVS二極管的要求也越來越嚴苛，TVS二極管的漏電流必須一收再收，才能適應(yīng)產(chǎn)品優(yōu)化的需求。
然而TVS二極管漏電可能性是多方面的，產(chǎn)品設(shè)計、工藝流程、產(chǎn)線沾污都會引起漏電流。經(jīng)實驗測試顯示，初測的漏電分布圖為隨機分布，因工藝所用化學(xué)品和設(shè)備均為工廠認證的基準設(shè)備，二極管有源區(qū)失效分析也并未發(fā)現(xiàn)離子注入的晶格缺陷，所以漏電源不大可能是因外界沾污和工藝引入。
通常TVS二極管是由BN（N型埋層）和P型襯底組成的，PN結(jié)的形成可以簡單地分為離子注入和推阱兩部分；其中離子注入階段的注入濃度和能量確定很難再做更改，但注入后的推阱仍有優(yōu)化的空間。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種優(yōu)化的推阱工藝，應(yīng)用于TVS二極管，通過合理選用推阱爐管設(shè)備型號，引入并正確配比DCE（二氯乙烯）氣氛，優(yōu)化升降溫時間來改善TVS二極管的漏電，以提高產(chǎn)品性能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的主要技術(shù)方案為：
一種推阱工藝，其特征在于，于一反應(yīng)爐管內(nèi)進行，所述推阱工藝包括：
第一升溫階段，通入惰性氣體至所述反應(yīng)爐管，以使放置于所述反應(yīng)爐管內(nèi)的半導(dǎo)體器件被所述惰性氣體包圍；
第二升溫階段，通入氧氣至所述反應(yīng)爐管，以在所述半導(dǎo)體器件的表面生成薄氧化層；
恒溫階段及降溫階段，繼續(xù)通入所述惰性氣體至所述反應(yīng)爐管，以使所述半導(dǎo)體器件在所述惰性氣體的氛圍下繼續(xù)所述推阱工藝；
其中，在所述第二升溫階段，還通入二氯乙烯氣體至所述反應(yīng)爐管，以吸附所述反應(yīng)爐管內(nèi)部以及所述半導(dǎo)體器件表面的鈉離子雜質(zhì)。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述惰性氣體為氮氣。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，在所述第一升溫階段、所述恒溫階段和所述降溫階段，所述氮氣的通入流量為15 l/min。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述第一升溫階段為所述反應(yīng)爐管的溫度升溫至900攝氏度的階段。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述第一升溫階段的持續(xù)時間為75分鐘。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述第二升溫階段包括前半升溫階段、中間恒溫階段以及后半升溫階段；
其中，所述氧氣和所述二氯乙烯氣體于所述前半升溫階段和所述后半升溫階段通入，且在所述中間恒溫階段，通入惰性氣體至所述反應(yīng)爐管。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，在所述前半升溫階段，所述反應(yīng)爐管的溫度從900攝氏度升溫至1100攝氏度；
在所述后半升溫階段，所述反應(yīng)爐管的溫度從1100攝氏度升溫至1150攝氏度。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述前半升溫階段的持續(xù)時間為40分鐘，所述中間恒溫階段的持續(xù)時間為20分鐘，所述后半升溫階段的持續(xù)時間為20分鐘。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，在所述前半升溫階段和所述后半升溫階段，所述氧氣的通入流量為15 l/min，所述二氯乙烯的通入流量為400ml/min。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，在所述恒溫階段，所述反應(yīng)爐管的溫度維持在1150攝氏度。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述恒溫階段的持續(xù)時間為160分鐘。
優(yōu)選的，上述的推阱工藝，其中，所述半導(dǎo)體器件為TVS二極管。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果：
本發(fā)明提供的TVS二極管的推阱工藝，通過合理選用推阱爐管設(shè)備型號，引入并正確配比DCE（二氯乙烯）氣氛，優(yōu)化升降溫時間來改善TVS二極管的漏電，以提高產(chǎn)品性能。
附圖說明
參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
圖1是本發(fā)明的一實施例中TVS二極管的推阱工藝通入氣體示意圖。
具體實施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。當(dāng)然除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
下面結(jié)合具體的實施例以及附圖詳細闡述本發(fā)明的推阱工藝。
在傳統(tǒng)的TVS二極管的推阱工藝中，主要是通氮氣，在1000℃升溫至1150℃的時候會通入一小段的氧。本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，通過合理選用推阱爐管設(shè)備型號，引入并正確配比DCE（二氯乙烯）氣氛，優(yōu)化升降溫時間來改善TVS二極管的漏電，以提高產(chǎn)品性能。
本發(fā)明的推阱工藝，在一個6寸的Thermco爐管內(nèi)進行，該Thermco爐管具備極好的溫控能力，可以有效控制推阱的升降溫速率。具體的，本發(fā)明的推阱工藝包括以下步驟：
第一升溫階段（圖中標示為T1），通入惰性氣體至反應(yīng)爐管，以使放置于反應(yīng)爐管內(nèi)的半導(dǎo)體器件被惰性氣體包圍。在該步中，惰性氣體優(yōu)選為氮氣（N2），且本發(fā)明的推阱工藝針對離子注入后的TVS二極管，因此該步中的半導(dǎo)體器件即為TVS二極管。但需注意，本發(fā)明的推阱工藝的設(shè)計理念和工藝步驟，同樣可適用于其他需要執(zhí)行此工藝步驟的半導(dǎo)體器件。
作為一個優(yōu)選的實施例，該步中氮氣N2的通入流量為15 l/min。通入氮氣使得整個反應(yīng)爐管處于惰性氣體的保護氛圍中，以確保推阱工藝的順利進行。并且，在該第一升溫階段T1，反應(yīng)爐管的溫度從初始溫度升溫至900攝氏度（圖1中展示出反應(yīng)爐管從800攝氏度升溫至900攝氏度的區(qū)間），且該第一升溫階段T1的持續(xù)時間為75分鐘。需要注意的是，此處所列舉的900攝氏度、75分鐘等具體數(shù)值，均只代表本發(fā)明的一個實施例中進行的推阱工藝所采用的具體溫度和具體時間值，在本發(fā)明的其他實施例中，這些數(shù)值可以根據(jù)具體的工藝需求進行調(diào)整，此處所列舉的具體數(shù)值不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。
參照圖1，在第一升溫階段T1，實際包含恒溫的階段（T1階段中溫度線呈水平的階段）和升溫的階段（T1階段中溫度線呈上升的階段），這些水平的階段和上升的階段也均可根據(jù)實際的工藝需求進行調(diào)整，在本實施例中，例如可以控制反應(yīng)爐管的溫度在800攝氏度時維持25分鐘（圖中標示為min），上升為900攝氏度的持續(xù)時間例如可以為20分鐘，然后在900攝氏度維持30分鐘。
第二升溫階段（圖中標示為T2），通入氧氣（O2）至反應(yīng)爐管，以在TVS二極管的表面生成薄氧化層；同時，還通入二氯乙烯（簡寫為DCE）氣體至反應(yīng)爐管，DCE氣體可以吸附反應(yīng)爐管內(nèi)部以及TVS二極管表面或者反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生的雜質(zhì)鈉離子。
作為一個優(yōu)選的實施例，該第二升溫階段T2具體包括前半升溫階段T21、中間恒溫階段T22以及后半升溫階段T23；其中，氧氣O2和二氯乙烯氣體DCE于前半升溫階段T21和后半升溫階段T23通入，且在中間恒溫階段T22，仍然通入氮氣N2至反應(yīng)爐管。將氧氣O2和二氯乙烯氣體DCE分為兩個階段通入，可以精確地控制O2和DCE氣體的通入量，防止因通入過多的O2和DCE而導(dǎo)致TVS二極管表面生成過厚的氧化膜，影響后續(xù)制程。
具體的，在前半升溫階段T21，反應(yīng)爐管的溫度可以從900攝氏度升溫至1100攝氏度，持續(xù)時間可例如為40分鐘；然后在中間恒溫階段T22維持1100攝氏度，持續(xù)時間可例如為20分鐘；在后半升溫階段T23，反應(yīng)爐管的溫度可從1100攝氏度升溫至1150攝氏度，持續(xù)時間可例如為20分鐘。同樣需要注意，此處所列舉的溫度和分鐘等具體數(shù)值，也均只代表本發(fā)明的一個實施例中進行的推阱工藝所采用的具體溫度和具體時間值，在本發(fā)明的其他實施例中，這些數(shù)值可以根據(jù)具體的工藝需求進行調(diào)整，此處所列舉的具體數(shù)值不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。
參照圖1，在前半升溫階段T21和后半升溫階段T23，控制氧氣的通入流量為15 l/min，二氯乙烯的通入流量為400ml/min。在該第二升溫階段T2引入適量比例的O2和DCE，可以在TVS二極管器件表面生成所需厚度的薄氧化層的同時，吸附雜質(zhì)鈉離子。在O2氣體中加入DCE，氧化速率和氧化層質(zhì)量都有所提高。其中，氧化層速率生長變快可從兩個方面解釋：（1）摻氯氧化時有H2O生成，加速氧化；（2）氯積累在Si-SiO2界面（TVS二極管的硅襯底界面）附近，氯與硅反應(yīng)生成了氯硅化物，氯硅化物穩(wěn)定性差，在有氧的情況下很容易轉(zhuǎn)變?yōu)镾iO2。而引入DCE后氧化層質(zhì)量提高是因為：熱氧化過程中摻入氯會使氧化層中含有一定量的氯原子，從而減少鈉離子（存在于反應(yīng)爐管內(nèi)部以及TVS二極管表面或者反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生）沾污，鈍化SiO2中鈉離子的活性，改善器件擊穿特性。
需要注意，DCE降低鈉離子的核心思想是摻氯反應(yīng)，除了DCE外，TCA（三氯乙烷），HCL（氯化氫）也曾被用于鈉離子的吸附，但是TCA對臭氧層有污染，HCL多為氣態(tài)源，與水蒸氣混合有腐蝕作用，對輸運管道質(zhì)量要求非常高，因此綜合來看，本發(fā)明所采用的液態(tài)源的DCE是最佳選擇。
恒溫階段T3及降溫階段T4，繼續(xù)通入氮氣至反應(yīng)爐管，并且T3階段的爐管溫度維持在1150攝氏度，以使TVS二極管在高溫下N2的保護氛圍下繼續(xù)推阱工藝。降溫階段T4即反應(yīng)爐管的溫度從恒溫階段的1150攝氏度降至初始溫度（與T1階段對應(yīng)，圖1中展示出反應(yīng)爐管的溫度降至800攝氏度的區(qū)間）。并且該恒溫階段T3的持續(xù)時間可例如為160分鐘，降溫階段T4的持續(xù)時間可例如為185分鐘。同樣需要注意，此處所列舉的溫度和分鐘等具體數(shù)值，也均只代表本發(fā)明的一個實施例，而不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。
推阱是一個高溫的過程，它決定了注入的深度，時間一般有幾個小時到十幾個小時不等，本發(fā)明上述的實施例列舉了其中一種情形。在這一系列的高溫環(huán)節(jié)中，升溫和降溫的速率對半導(dǎo)體器件有著潛移默化的影響，如果升降溫速率太快，器件受熱不均，內(nèi)部會形成缺陷引起漏電，因此參照上述實施例，本發(fā)明通過控制升降溫速率，并在兩個獨立的升溫階段通入氧氣和二氯乙烯氣體，以控制在半導(dǎo)體器件表面生成的氧化層厚度，同時吸附雜質(zhì)鈉離子。
綜上所述，本發(fā)明提供的TVS二極管的推阱工藝，通過合理選用推阱爐管設(shè)備型號，在通氧氣時引入并正確配比DCE（二氯乙烯）氣氛，優(yōu)化升降溫時間來改善TVS二極管的漏電，以提高產(chǎn)品性能。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。