专利名称：一种硅双向触发二极管的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造方法，尤其涉及一种硅双向触发二极管的制 造方法。
技术背景硅双向触发二极管是重要的电子器件。当今硅晶体管制造普遍采用的是半 导体平面工艺，即在硅片上生长氧化硅膜后，以光刻方法开出氧化硅膜窗口，然后进行在氧化硅膜掩蔽下的P、 N型半导体杂质定区域扩散，制成PN结。该 PN结处于氧化硅膜保护下，实现低反向漏电流。在此氧化硅膜作为绝缘介质又 起着PN结表面钝化的作用。长期以来人们对器件结构和制造工艺做了许多改进，本发明提出的硅双 向触发二极管的制造方法，就将通常的二极管芯制造中先将PN结表面钝化后再 进行封装焊接的做法，改为将二极管管芯先行封装焊接后再进行PN结表面钝化 的工艺流程。这一制造半导体器件的新方法，人们称之为垂直台面二极管工艺。 采用此工艺制成的二极管被称为垂直台面二极管。在垂直台面二极管制造工艺 流程中，其暴露在外的PN结是由自动锯片机将硅片锯切而成的，四周的PN结 垂直于芯片表面。由于无任何介质层对PN结施加保护，处于开放形式而暴露在 外界的PN结，须经过与封装底座焊接、进行化学腐蚀清洗以形成垂直台面，再 覆盖上绝缘硅胶。至此完成PN结的表面钝化。 发明内容本发明的目的是克服现有技术在低附加值产品方面的市场竞争力的不足， 提供一种硅双向触发二极管的制造方法。硅双向触发二极管的制造方法包括如下步骤1) 在N-型硅单晶片的正反两个面上同时完成P+型半导体杂质扩散，得到 P+ZN-ZP+结构；2) 研磨？+/1^-/ +结构硅片的正反两个表面；3) 在？+^-/ +结构硅片的正反两个表面镀上镍层；4) 将？+/1^-/ +结构的硅片锯切成二极管芯片；5) 通过隧道炉将二极管芯片与封装底座焊接；6) 进行二极管垂直台面的酸腐蚀清洗，PN结的表面钝化，压模成型，制 成硅双向触发二极管。所述的N-型硅单晶片的电阻率为0.03 0.05Qcm。研磨为机械研磨或砂轮减薄。 P+型半导体杂质为硼。锯切成二极管芯片的四周PN结呈现垂直于芯片表面的台 面形状。PN结的酸腐蚀清洗与表面钝化，皆在二极管的垂直台面上进行。本发明通常在氧化膜掩蔽下区域扩散半导体杂质的晶体管平面工艺，代之 以在整个硅片表面上同时间一次性地完成P型半导体杂质的扩散，制成垂直台 面PN结的硅双向触发二极管工艺。使用该发明方法，采用硅单晶研磨片来代替 硅外延片作为制造双向触发二极管的基片材料，可简化硅整流二极管的制造工 艺流程，縮短生产周期，降低成本，提高产品性价比。
图1是本发明的一种硅双向触发二极管制造方法的工艺流程图； 图2是传统晶体管平面工艺制造硅二极管的工艺流程图。
具体实施方式
硅双向触发二极管的重要电性能参数包括反向击穿电压Vro和正向压降Vf。其中vro要求制造二极管的硅片具有确定的电阻率与厚度。高Vro要求 N-硅片确保其厚度，但VF则要求N魂片尽量薄，否则因VF超标导致产品不合 格。附图2的传统平面工艺就选用N-7N+型硅外延材料来制造二极管的。其中 N-为低掺杂硅外延层，它是在原始N+型硅单晶抛光面上通过硅外延的方式生长 而成的。而N+层为重掺杂的低阻硅单晶衬底部分，该N+层的重要功能是为了 增加硅片总厚度，它既起到防止在制造器件的过程中发生硅片破碎的作用，又 使得器件所要求的低正向压降性能指标易于实现。在附图1所示的本发明所提 出的硅双向触发二极管制造工艺中，其上下面双向P+ZN-结构是在同一扩散过程 中形成的。采取的步骤是在N-型硅单晶片的两个表面上分别贴上P型的硼纸 源， 一次性扩散形成P+ZN-7P+结构。通过研磨硅片的表面，并在硅片的表面镀 上镍层，再将硅片锯切成二极管芯片，将二极管芯片与封装底座焊接后进行PN 结垂直台面的酸腐蚀清洗与PN结的表面钝化，然后经过压模成型，制成硅双向 触发二极管。实施例按照下述的一种硅双向触发二极管的制造方法生产硅双向触发二 极管选取0.03 0.05Qcm，厚度为200-220Mm的N型硅单晶研磨片。 1)首先清洗硅片采用1号化学电子清洗液(NH40H: H202: H2Ol么5) 和2号化学电子清洗液(HCL: H202: H20=l: 2: 8)严格清洗。化学电子清洗 液的清洗反应温度为80-85'C，反应时间为10分钟。然后将硅片置于纯水中彻
底冲洗清洁。纯水电阻率215兆欧姆厘米，每次冲水时间230分钟。硅片清洗后 甩干，或在12(TC的烘箱内烘干，烘烤时间230分钟。接着进行扩散以硼纸作 为扩散源，按一张硼纸、 一片硅片、再一张硼纸的顺序间隔排列。将排好的硅 片放置在石英舟中，推入扩散炉，将温度升至1265°C，在氮、氧气的保护下进 行20 30小时的扩散。扩散结束后将石英舟拉出扩散炉，将硅片浸入氢氟酸溶 液中以去除硅片表面的硼硅玻璃层。用纯水冲去硅片表面的氢氟酸并烘干。2)然后对硅片进行双表面研磨或喷砂减薄。经研磨或喷砂后的硅片于纯水 中超声，去净表面的金刚砂，再煮l号化学电子清洗液、2号化学电子清洗液各 10分钟并进行多道纯水超声清洗，纯水电阻率215兆欧姆厘米，每道纯水超声 清洗时间为20 30分钟。3 )清洗后的硅片放入1^(:12+\必2 0 (:1+ NH3'H20的混合液中，在80 85'C的温度下，进行硅片表面的化学镀镍。镀镍后的硅片经纯水清洗、烘干。4) 根据产品规格将硅片锯切成一定形状和一定面积的二极管芯片。5) 锯切好的芯片经清洗后通过隧道炉将其与封装底座焊接，并进行台面酸 腐蚀清洗，PN结的表面钝化，压模成型，制成硅双向触发二极管。
权利要求
1. 一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于包括如下步骤1)在N-型硅单晶片的正反两个面上同时完成P+型半导体杂质扩散，得到P+/N-/P+结构；2)研磨P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面；3)在P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面镀上镍层；4)将P+/N-/P+结构的硅片锯切成二极管芯片；5)通过隧道炉将二极管芯片与封装底座焊接；6)进行二极管垂直台面的酸腐蚀清洗，PN结的表面钝化，压模成型，制成硅双向触发二极管。
2. 根据权利要求1所述的一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于所 述的N-型硅单晶片的电阻率为0.03 0.05Qcm。
3. 根据权利要求1所述的一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于所 述的研磨为机械研磨或砂轮减薄。
4. 根据权利要求1所述的一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于所 述的P+型半导体杂质为硼。
5. 根据权利要求1所述的一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于所 述的锯切成二极管芯片的四周PN结呈现垂直于芯片表面的台面形状。
6. 根据权利要求1所述的一种硅双向触发二极管的制造方法，其特征在于所 述的PN结的酸腐蚀清洗与表面钝化，皆在二极管的垂直台面上进行。
全文摘要
本发明公开了一种硅双向触发二极管的制造方法。包括如下步骤1)在N-型硅单晶片的正反两个面上同时完成P+型半导体杂质扩散，得到P+/N-/P+结构；2)研磨P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面；3)在P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面镀上镍层；4)将P+/N-/P+结构的硅片锯切成二极管芯片；5)通过隧道炉将二极管芯片与封装底座焊接；6)进行二极管垂直台面的酸腐蚀清洗，PN结的表面钝化，压模成型，制成硅双向触发二极管。本发明采用硅单晶研磨片来代替硅外延片作为制造垂直台面PN结硅双向触发二极管的基片材料，可简化硅双向触发二极管的制造工艺流程，缩短生产周期，降低成本，提高产品性价比。
文档编号H01L21/329GK101399201SQ20081012223
公开日2009年4月1日 申请日期2008年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者毛建军, 胡煜涛, 陈福元 申请人:杭州杭鑫电子工业有限公司