CN102789970A

CN102789970A - 一种快恢复二极管芯片的制备方法

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Publication number: CN102789970A
Application number: CN2012103082485A
Authority: CN
Inventors: 周明; 程万坡; 穆连和; 张兴杰
Original assignee: NANTONG MINGXIN MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: NANTONG MINGXIN MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2012-11-21

Abstract

一种快恢复二极管芯片制备方法，涉及一种半导体器件的制造技术领域，本发明中包括如下工艺步骤：硅片清洗、氧化、一次扩散、二次清洗、二次扩散、三次清洗、三次扩散、氧化、背面半导体复合中心杂质引入、一次光刻、台面成型、玻璃钝化、二次光刻、正面镀膜、三次光刻、背面镀膜，最后划成独立的芯片。本发明产品的击穿电压可以根据用户的要求进行调节；产品的反向恢复软度因子大，反向恢复时间小。

Description

一种快恢复二极管芯片的制备方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，特别是快恢复二极管芯片的制备方法。

背景技术

当今快恢复二极管芯片制造中较先进的技术是采用一定电阻率的N-型单面抛光片，背面扩散N++型半导体杂质，正面扩散P型半导体杂质的方法进行制备，其工艺步骤为：清洗、背面扩散、正面扩散、背面引入复合杂质中心、刻槽、玻璃钝化、光刻引线孔、镀膜、光刻金属膜及合金、背面镀膜、划片，该方法的不足之处为：产品的反向恢复特性差，反向恢复软度小。长期以来，在半导体器件制造领域，人们在结构设计、工艺改进、性能优化、成本降低、可靠性等方面，作出了不懈的努力。

发明内容

本发明的目的是提供一种反向恢复时间短、反向恢复软度因子大的、质量稳定可靠的结构新颖的快恢复二极管芯片的制备方法。

本发明提供的技术方案是：采用洁净的一定电阻率的单面抛光N-型单晶硅经以下工艺步骤制成：

1）一次扩散：在所述N-型单晶硅的背面完成N+型半导体杂质的扩散，形成N-/N+结构；

2）二次扩散：在N-/N+结构硅片的背面完成N++型半导体杂质的扩散，形成N-/N+/N++结构；

3）在N-/N+/N++的正面完成P型半导体杂质的扩散，形成P/N-/N+/N++结构；

4）在P/N-/N+/N++背面引入半导体复合中心杂质；

5）在P/N-/N+/N++结构硅片的正面光刻台面槽窗口，并台面成型，玻璃钝化；

6）在P/N-/N+/N++结构硅片的正面光刻引线孔窗口，并镀膜；

7）在P/N-/N+/N++结构硅片的正面光刻金属膜；

8）在P/N-/N+/N++结构硅片的背面镀膜；

9）将P/N-/N+/N++结构硅片划成独立的芯片。

本发明通过两次磷扩散和一次硼扩散的工艺方法，提高了产品的反向恢复特性，产品的反向恢复时间减小，反向恢复软度大大提高，满足了用户的需求，扩大了产品的使用范围。

本发明上述N-型单晶硅材料的电阻率为15～60Ω.cm。N+、N++型半导体杂质为磷，两次扩散都是在硅片的背面完成，P型半导体杂质为硼，在硅片的正面完成扩散。本发明增加了一次N++扩散，增加了产品的反向恢复软度因子，提高了产品的反向恢复特性。

第一次扩散时，将硅片正面采用SiO₂保护，背面去除SiO₂，先进行磷预扩散，再进行磷再扩散。

所述预扩散的温度及时间为950±5℃、60±2分钟；所述再扩散是在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～13小时。可以达到合适的磷杂质分布方块和极深。

第二次扩散时，先进行磷预扩散，再进行磷再扩散。

所述预扩散的温度及时间为1175±5℃、240±5分钟；所述再扩散是在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散2～3小时。可以达到合适的磷杂质分布方块和极深。

第三次扩散时，先采用硼进行预扩散，再采用硼进行再扩散。

所述预扩散的温度及时间为920±5℃、60±2分钟；所述再扩散是在1200±5℃温度条件下，在O₂气氛中中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～18小时。可以达到合适的硼杂质分布方块和极深。

附图说明

图1为本发明产品的结构示意图。

图2为常规产品的结构示意图。

图1、图2中，1为SiO₂，2为镀膜区、3为镀膜区、4为玻璃钝化区。

具体实施方式

选取电阻率为15～60Ω.cm的N-型硅材料单面抛光片，进行快恢复二极管芯片生产的步骤如下。

1、硅片清洗：先后采用电子清洗液（NH₄OH：H₂O₂：H₂O的体积比为1:2:5）和电子清洗液（HCL:H₂O₂:H₂O的体积比为1:2:6）进行清洗，清洗液的温度为85±5℃，清洗时间10分钟。再用去离子水（电阻率大于14MΩ.cm)冲洗30分钟，甩干。

2、氧化：将硅片在1150±5℃的O₂气氛中氧化15～20小时。

3、正面保护：用HF溶液去除硅片背面的氧化层，以去离子水冲洗干净。再进行清洗硅片，方法同步骤1。

4、第一次扩散：进行磷预扩散和再扩散，预扩散950±5℃、1小时，然后再在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～13小时，以达到合适的杂质分布，形成N-/N+结构，取下硅片。

5、清洗：用HF溶液漂去表面磷硅玻璃及硅片背面的SiO₂，去离子水冲洗干净。再进行清洗硅片，方法同步骤1。

6、第二次扩散：进行磷预扩散和再扩散，预扩散1175±5℃4小时，然后再在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散2～3小时，以达到合适的杂质分布，形成N-/N+/N++结构，取下硅片。

7、清洗：用HF溶液去除硅片正背面的氧化层，去离子水冲洗干净。再进行清洗硅片，方法同步骤1。

8、第三次扩散：进行硼预扩散和再扩散，预扩散920±5℃1小时，然后再在1200±5℃温度条件下，在O₂气氛中中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～18小时，以达到合适的杂质分布，形成P/N-/N+/N++结构，取下硅片。

9、氧化：在1150±5℃的O₂气氛中氧化15～20小时。

10、硅片背面引入半导体复合中心杂质。

11、硅片正反两面涂450光刻胶，装入片架，放入90±5℃的烘箱内30±5分钟，并进行曝光、显影，再将片架置于150±5℃的烘箱内30±5分钟，用HF:NH₄F:H₂O体积比为3:6:10的混合溶液去除窗口内SiO₂，并在HAC:HNO₃:HF:HNO₃体积比为1:0.2:1.25:0.5的混合溶液中进行台面成型，再进行PN结玻璃钝化保护。

12、在P/N-/N+/N++结构硅片硅片的正面涂450光刻胶，用HF:NH₄F:H₂O体积比为3:6:10的混合溶液去净表面SiO₂，正面蒸发Al（铝），硅片正面涂450光刻胶，去除多余的Al（铝），便于电极引出。

13、在P/N-/N+/N++结构硅片的背面镀TiNiAg膜，增加欧姆接触，降低热阻。

14、将P/N-/N+/N++结构硅片划成独立的芯片。

至此，本发明制成了快恢复二极管芯片。

快恢复二极管是特种半导体器件，重要的电特性参数包括反向击穿电压、反向恢复时间和软度因子。通过在N-和N++之间增加一层N+扩散区，以提高产品的反向恢复软度因子，减少反向恢复时间。选取合适的N-材料电阻率，以满足用户对不同反向击穿电压的要求。

Claims

1.一种快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于采用洁净的单面抛光N-型单晶硅片经以下工艺步骤制成：

4）在P/N-/N+/N++背面引入半导体复合中心杂质；

6）在P/N-/N+/N++结构硅片的正面光刻引线孔窗口，并镀膜；

7）在P/N-/N+/N++结构硅片的正面光刻金属膜；

8）在P/N-/N+/N++结构硅片的背面镀膜；

9）将P/N-/N+/N++结构硅片划成独立的芯片。

2.根据权利要求1所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于一次扩散时，将硅片正面采用SiO₂保护，背面去除SiO₂，所述扩散为：先进行磷预扩散，再进行磷再扩散。

3.根据权利要求2所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于所述预扩散的温度及时间为950±5℃、60±2分钟；所述再扩散是在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～13小时。

4.根据权利要求1所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于二次扩散时，先进行磷预扩散，再进行磷再扩散。

5.根据权利要求4所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于所述预扩散的温度及时间为1175±5℃、240±5分钟；所述再扩散是在1240±5℃的温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散2～3小时。

6.根据权利要求1所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于三次扩散时，先进行硼预扩散，再进行硼再扩散。

7.根据权利要求1所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于所述预扩散的温度及时间为920±5℃、60±2分钟；所述再扩散是在1200±5℃温度条件下，在O₂气氛中扩散2小时，再在N₂气氛中扩散8～18小时。

8.根据权利要求1所述快恢复二极管芯片的制备方法，其特征在于所述单面抛光N-型单晶硅的电阻率为15～60Ω.cm。