《一种平面型双向触发二极管芯片制造方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种平面型双向触发二极管芯片制造方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102522333 A (43)申请公布日 2012.06.27 C N 1 0 2 5 2 2 3 3 3 A *CN102522333A* (21)申请号 201210004060.1 (22)申请日 2012.01.09 H01L 21/329(2006.01) (71)申请人薛列龙 地址 225000 江苏省扬州市广陵区五台山路 55号 (72)发明人薛列龙 (74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人董建林 (54) 发明名称 一种平面型双向触发二极管芯片制造方法 (57) 摘要 一种平面型双向触发二极管芯片制造方法。 涉及平面型双。
2、向触发二极管的制造方法。提供了 一种确保漏电小、回弹电压高、品质稳定的同时， 进一步减少工艺步骤，提高合格率的平面型双向 触发二极管芯片制造方法。以厚度100-300m的 P型晶片为原料，在晶片表面生长氧化层、光刻扩 散窗口和将晶片切割为芯片的工序，在所述光刻 扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序之间包括如 下工序：1）扩散窗口下沉；2）磷扩散；3）去除表面 反型层；4）高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜 层；5）光刻金属电极窗口；6）镀镍金；本发明的工 艺可以采用较厚的硅片，进而可以减少碎片率，同 时平面钝化结构保证了切割在划片道内，保证了 电压的稳定及优良的高温特性。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种平面型双向触发二极管芯片制造方法，以厚度100-300m的P型晶片为原料， 在晶片表面生长氧化层、光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序，其特征在于，在所述光 刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序之间包括如下工序： 1）扩散窗口下沉；在扩散窗口中注入混酸，对扩散窗口中的晶片表面进行腐蚀，腐蚀深 度以所述晶片表面为基准面，下沉540m； 2）磷扩散；将上步骤制得的晶片清洗，再放入扩散炉中进行磷扩散；在晶片本体纵截 面上形成N+、P、N。
4、+区域，同时在所述晶片本体氧化层表面下形成反型层； 3）去除表面反型层；第一、去除上步骤制得晶片表面的氧化层；第二、去除所述晶片本 体氧化层表面下形成反型层；由于步骤1）扩散窗口下沉，在前述第二步去除反型层时，所 述下沉的扩散窗口会进一步下沉，形成下沉窗口； 4）高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层；在1000-1270环境下生长一层二氧化 硅钝化膜层以保护PN+结；在此温度下，同时驱进磷杂质，推PN+结深至40-80m；由于均 匀生长二氧化硅钝化膜层，在所述生长有二氧化硅钝化膜层的本体表面仍显现下沉窗口轮 廓； 5）光刻金属电极窗口；沿所述下沉窗口轮廓，进行金属电极窗口光刻；在晶片表面形 成金。
5、属电极窗口； 6）镀镍金；在金属电极窗口底面镀上镍金层，作为金属电极。 2.根据权利要求1所述的一种平面型双向触发二极管芯片制造方法，其特征在于，还 包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的工序为：在所述金属电极表面增 设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点。 3.根据权利要求1所述的一种平面型双向触发二极管芯片制造方法，其特征在于，还 包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的工序为：在所述金属电极表面增 设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点。 权 利 要 求 书CN 102522333 A 1/3页 3 一种平面型双向触发二极管芯片制造方法 技术领域 0001 本发明涉及。
6、一种半导体分立器件的制造技术领域，特别是平面型双向触发二极管 的制造方法。 背景技术 0002 目前双向触发二极管生产技术包括两种：一种为OJ（Open Juction开放结）型， 优点是工艺简单，成本低，但同时存在高温特性不好，回弹电压易衰降的问题，品质始终存 在问题，市场份额越来越小；一种为平面型，目前工艺过程复杂，碎片率高，成本较高。因为 要达到器件高回弹电压要求，必须要保证薄的基区，同时要求有较高的发射区与基区掺杂 浓度差，现行的工艺在薄的硅原片上进行超过三次光刻的复杂加工，造成了碎片问题，产品 良率无法保证。 0003 国家知识产权局2010.2.17.公开的“公开号CN101651。
7、102A”，公开一种双向触发 二极管芯片的制备方法，其声称的发明目的为“双向击穿电压值可调、封装形式多样、漏电 流小、质量稳定可靠，结构新颖。”其技术方案包括“四次光刻、两次扩散和一次玻璃钝化工 序”。工序特别复杂，成本极高，市场无法接受。 0004 国家知识产权局2011.06.01.公开的“公告号：CN102082093A”，公开了一种双向 稳压二极管DB3芯片及其生产工艺，其声称的发明目的为“提高击穿电压的稳定性，增强了 二极管的触发能力，减小了高温耗电，延长了二极管的寿命的同时，提高了合格率。”其技术 方案包括“三次光刻、两次扩散，一次电泳，一次烧结”。相对于前一对比文件，工序有所减 。
8、少，合格率能够得到提高。 发明内容 0005 本发明针对以上问题，提供了一种确保漏电小、回弹电压高、高温特性好、品质稳 定的同时，进一步减少工艺步骤，进而提高合格率的平面型双向触发二极管芯片制造方法。 0006 本发明的技术方案是：以厚度100-300m的P型晶片为原料，在晶片表面生长氧 化层、光刻扩散窗口和将晶片切割为芯片的工序，在所述光刻扩散窗口和将晶片切割为芯 片的工序之间包括如下工序： 1）扩散窗口下沉；在扩散窗口中注入混酸，对扩散窗口中的晶片表面进行腐蚀，腐蚀深 度以所述晶片表面为基准面，下沉540m； 2）磷扩散；将上步骤制得的晶片清洗，再放入扩散炉中进行磷扩散；在晶片本体纵截 面。
9、上形成N+、P、N+区域，同时在所述晶片本体氧化层表面下形成反型层； 3）去除表面反型层；第一、去除上步骤制得晶片表面的氧化层；第二、去除所述晶片本 体氧化层表面下形成反型层；由于步骤1）扩散窗口下沉，在前述第二步去除反型层时，所 述下沉的扩散窗口会进一步下沉，形成下沉窗口； 4）高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层；在1000-1270环境下生长一层二氧化 硅钝化膜层以保护PN+结；在此温度下，同时驱进磷杂质，推PN+结深至40-80m；由于均 说 明 书CN 102522333 A 2/3页 4 匀生长二氧化硅钝化膜层，在所述生长有二氧化硅钝化膜层的本体表面仍显现下沉窗口轮 廓； 5）光刻金。
10、属电极窗口；沿所述下沉窗口轮廓，进行金属电极窗口光刻；在晶片表面形 成金属电极窗口； 6）镀镍金；在金属电极窗口底面镀上镍金层，作为金属电极。 0007 还包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的工序为：在所述金属 电极表面增设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点。 0008 还包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的工序为：在所述金属 电极表面增设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点。 0009 本发明采用两次扩散，两次光刻工艺，提供了目前生产平面型双向触发二极管的 最简单工艺。步骤1）的下沉，使得即便采用较厚的硅片，也能得到较薄的P型基区；结合步 骤4）将高温驱进磷杂质和。
11、设置钝化层工序合二为一，设置钝化层的同时，能使结深推深，结 深推深以后，会使得P型基区更薄。最终使得芯片的雪崩放大系数变大，保证双向触发二极 管的高回弹电压。此外，本发明的工艺由于可以采用较厚的硅片，进而可以减少碎片率，同 时平面钝化结构保证了切割在划片道内，对钝化层无破坏，保证了电压的稳定及优良的高 温特性。 附图说明 0010 图1是本发明所制得芯片的结构示意图， 图2是本发明生长氧化层工序示意图， 图3是本发明光刻扩散窗口工序示意图， 图4是本发明扩散窗口下沉工序示意图， 图5是本发明扩散工序示意图， 图6是本发明去除表面反型层工序中一次去除氧化层工序的示意图， 图7是本发明去除表面反型。
12、层工序中二次去除反型层工序的示意图， 图8是本发明生成钝化层工序示意图， 图9是本发明光刻电极窗口工序示意图， 图10是本发明镀镍金工序示意图， 图11是本发明设置凸点工序示意图； 图中1是P型晶片，10是晶片表面，11是晶片去除反型层后的表面，2是氧化层，3是扩 散窗口，30是扩散窗口表面，31是下沉窗口，32下沉窗口轮廓，4是反型层 ，5是钝化膜层， 6是电极窗口，7是镍金层，8是凸点，9是芯片。 具体实施方式 0011 本发明如图1-11所示：以厚度100-300m的P型晶片1为原料，在晶片1表面生 长氧化层2、光刻扩散窗口3和将晶片1切割为芯片9的工序，在所述光刻扩散窗口3和将 晶片1。
13、切割为芯片9的工序之间包括如下工序： 前述生长氧化层工序如图2所示：将清洗洁净的P型晶片1在1050下生长一层氧化 层2作为扩散掩蔽膜； 说 明 书CN 102522333 A 3/3页 5 前述光刻出扩散窗口工序如图3所示，采用光刻工艺在晶片1表面去除部分氧化层2 留出扩散窗口3。 0012 1）扩散窗口下沉；如图4，清洗后，在扩散窗口3中注入混酸，对扩散窗口3中 的晶片表面（即扩散窗口表面30）进行腐蚀，腐蚀深度以所述晶片表面10为基准面，下沉 540m； 2）磷扩散；如图5，将上步骤制得的晶片1清洗，再放入扩散炉中进行磷扩散；在晶片本 体纵截面上形成N+、P、N+区域（如图中点线所示，图。
14、中已标出N+、P、N+区域），同时在所述 晶片1本体氧化层2表面下形成反型层4； 3）去除表面反型层；如图6，第一、采用氢氟酸溶液去除上步骤制得晶片表面的氧化层 2；如图7，第二、采用混酸（氢氟酸、硝酸+冰醋酸、硫酸等中的一种或多种的混合溶液；比如 氢氟酸、硝酸、冰醋酸、硫酸四者的比例为1：1：X：Y，其中X的取值范围1-20，Y的取值范围 1-15）。去除所述晶片1本体氧化层2表面下形成反型层4；由于步骤1）扩散窗口3下沉， 在前述第二步去除反型层时，所述下沉的扩散窗口3会进一步下沉，形成下沉窗口31； 4）高温驱进杂质并生长二氧化硅钝化膜层；如图8，在1000-1270环境下生长一层二 氧。
15、化硅钝化膜层5以保护PN+结；在此温度下，同时驱进磷杂质，推PN+结深至40-80m； 由于均匀生长二氧化硅钝化膜层6，在所述生长有二氧化硅钝化膜层6的本体表面仍显现 下沉窗口轮廓32； 5）光刻金属电极窗口；如图9，沿所述下沉窗口轮廓32，进行金属电极窗口光刻；在晶 片表面形成金属电极窗口6； 6）镀镍金；如图10，在金属电极窗口6底面镀上镍金层7，作为金属电极。 0013 如图11所示，还包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的第一种 工序为：在所述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由焊锡凝固形成的凸点8。 0014 还包括在所述金属电极上设置凸点的工序，所述设置凸点的第二种工序为：在所 述金属电极表面增设凸出于晶片表面的由电镀银形成的凸点8。 0015 最后，测试晶片电性，切割成单颗芯片9，制得。如图1所示产品。 说 明 书CN 102522333 A 1/4页 6 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102522333 A 2/4页 7 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102522333 A 3/4页 8 图7 图8 图9 说 明 书 附 图CN 102522333 A 4/4页 9 图10 图11 说 明 书 附 图CN 102522333 A 。