一种高htrb的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体芯片领域，更具体地说，涉及一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]参考文献:封装、检测与设备，整流二极管的最大反向电流IR对HTRB工作寿命的影响，2011年9月第36卷第9期，保爱林、傅剑锋、邓爱民。整流器件在工作中的可靠性往往与其漏电流特别是在高温下的漏电流有密切关系，通过对常温与高温漏电流的对比测试，发现高温漏电流越大，高温反偏寿命越短，说明高温漏电流对高温反偏寿命有重要影响。一般情况下整流器件会在3?4倍室温的结温下工作，在较高结温下的漏电流就显得异常重要，因为与正向电流相比，其虽然很小但不会像正向电流那样比较均匀地分布在整个结上，其大部分分布在表面漏电沟道以及穿过结的内部漏电沟道内。沟道的面积非常小，因此其电流密度异常的大，常造成该处的热失控，严重时会导致材料熔融。实际上因结温过高、漏电流局部集中造成的微区过热失效占了整流器件失效的绝大部分。高温漏电流对HTRB寿命的影响是显著的，其本质是最大反向电流IR的增大加速了由结温驱动的器件下的失效。
[0003]参考文献:半导体学报，用局域寿命控制技术改善功率快恢复二极管性能的仿真研究，2003年第24卷第5期，第520-526页，吴鹤，吴郁，亢宝位，贾云鹏。文献中表述了作为功率开关器件，高压快恢复二极管(FRD)的最重要的性能参数是反向恢复时间，为了减小反向恢复时间，针对局域低寿命区的参数对快恢复硅功率二极管性能的影响进行了系统的仿真研究，得到了全面系统的研究结果其中包括局域低寿命区在二极管中的位置不同和局域低寿命区中复合中心能级在禁带中的位置不同对快恢复二极管的反向恢复时间、反向恢复软度因子、正向压降、漏电流对各个单项性能的影响，以及各项综合性能综合折衷的影响。这些结果对高速功率器件寿命工程研究和器件制造工程都有重要的参考价值。
[0004]目前半导体行业内生产高压快恢复二极管(FRD)芯片通常采用V型槽玻璃钝化生产工艺。但现有技术存在多种问题，主要的问题如下:1)、击穿电压低，漏电流大。2)、HTRB可靠性差，功耗较大，二极管易烧毁。
【发明内容】
[0005]1.要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中存在的HTRB可靠性差，击穿电压低，漏电流大，正向导通电压较大，功耗较大，制造成本高，二极管芯片易烧毁问题，本发明提供了一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片及其生产工艺，它具有HTRB可靠性高，成本低，易于制造，开关损耗低，反向击穿电压高，延长了二极管的寿命。
[0007]2.技术方案
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0009]一种高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管芯片，包括芯片，还包括N+截止环、复合终端结构和P+阳极，所述的芯片为快恢复二极管芯片;芯片截层从右向左依次为芯片、N+截止环、复合终端结构和P+阳极，所述的复合终端结构为偏置金属场板场限环和浮动场限环，所述的浮动场限环靠近P+阳极一侧，偏置金属场板场限环靠近N+截止环一侧。
[0010]更进一步的，所述的偏置金属场板场限环和浮动场限环。
[0011]一种上述高HTRB的高压快恢复二极管芯片生产工艺，其步骤如下:
[0012]1)场氧化前表面清洗:
[0013]配置氢氟酸溶液，由体积比水:氢氟酸=6:1溶液混合得到，所述的氢氟酸溶液质量浓度为40%;
[0014]配置1号液，由体积比为氨水:过氧化氢溶液:水=1:1:5-1:2:7混合得到，所述的氨水浓度质量浓度为27%;
[0015]配置2号液，由体积比氯化氢:过氧化氢溶液:水=1:1:6-1:2:8混合得到，所述的氯化氢质量浓度为37%、过氧化氢溶液质量浓度为30% ;清洗顺序如下:
[0016]a.使用氢氟酸溶液浸泡硅片30s，用去离子水冲洗；
[0017]b.用1号液浸泡娃片lOmin，用去离子水冲洗；
[0018]c.使用所述的氢氟酸溶液浸泡步骤b处理后的硅片30s，后用去离子水冲洗；
[0019]d.用2号液浸泡娃片lOmin，后用去离子水冲洗，使用所述的氢氟酸溶液浸泡lmin，最后用去离子水冲洗，对硅片表面完成清洗；
[0020]2)硅片表面场氧化层的生长:将步骤1)处理完成的硅片置于氧化炉中生长，生成一层场氧化层，场氧化层厚l-2um，氧化炉温度为1000-1100°C;
[0021]3)P+硼扩散光刻:对步骤2)处理完成的硅片进行光刻，形成在P+阳极区域的P+阳极，复合终端结构区域形成偏置金属场板场限环和浮动场限环；
[0022]4)湿刻腐蚀场氧化层:对步骤3)处理完成的硅片进行湿刻腐蚀，在P+硼扩散光刻的区域中去除步骤2)淀积的场氧化层;去除P+硼扩散光刻的光刻胶；
[0023]5)离子注入保护氧化前表面清洗:使用步骤1)的相同方法对上一步骤处理完成后的硅片表面进行清洗；
[0024]6)离子注入保护氧化层的生长:将步骤5)处理完成的硅片置于氧化炉中生长，在P+硼扩散的光刻区域生长一层保护氧化层，氧化炉温度为900-1000°C;
[0025]7)P+硼离子注入:将步骤6)处理完成的硅片在40KeV-80KeV能量下进行硼离子轰击，硼离子注入硅片表面，形成PN结，并完成对偏置金属场板场限环和浮动场限环的注入；
[0026]8)湿刻腐蚀离子注入保护氧化层:将步骤7)处理完成的硅片，使用体积比为6:1的氟化氨和氢氟酸溶液去除P+硼扩散区域的氧化层；
[0027]9)离子推进前表面清洗:使用步骤1)的相同方法对上一步骤处理完成硅片进行表面清洗；
[0028]10)离子推进:将步骤9)处理完成的硅片置于扩散炉中，进行扩散，PN结的结深增加，完成对偏置金属场板场限环和浮动场限环的扩散，激活注入的硼离子;扩散炉温度为1100-1200。。；
[0029]11)N+截止环光刻:对步骤10)处理完成的硅片进行光刻，硅片中形成高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管的N+截止环；
[0030]12)湿刻腐蚀热氧化层:将步骤11)处理完成的硅片，使用体积比为6:1的氟化氨和氢氟酸溶液去除N+截止环(2)光刻区域淀积的热氧化层；
[0031]13)N+截止环离子注入:将步骤12)处理完成的硅片，在N+截止环(2)使用40KeV_80KeV能量进行磷离子注入，用剥离液在常温下去除N+截止环表面的光刻胶；
[0032]14)正面金属接触窗口光刻:对步骤14)处理完成的硅片进行光刻，在P+阳极和复合终端结构的区域中形成金属接触窗口的区域；
[0033]15)湿刻腐蚀热氧化层:将步骤15)处理完成的硅片，使用湿刻腐蚀，在正面金属接触窗口光刻的区域使用体积比为6:1的氟化氨和氢氟酸溶液去除淀积的热氧化层；用剥离液在常温下去除正面金属接触窗口光刻的光刻胶；
[0034]16)蒸发正面金属:将步骤16)处理完成的硅片，对硅片进行电子束蒸发，在硅片上淀积隔离金属和正面金属；
[0035]17)正面金属光刻:对步骤17)处理完成的硅片进行光刻，正面金属区域的正面金属在P+阳极和复合终端结构内；
[0036]18)湿刻正面金属:将步骤18)处理完成的硅片，在常温下使用体积比为85%的磷酸溶液去除P+阳极区域和复合终端结构外的正面金属，使用剥离液在常温下去除正面金属光刻时涂覆的光刻胶；
[0037]19)正面金属合金:将步骤19)处理完成的硅片置入合金炉管中，正面金属部分形成正面金属合金，合金炉管温度为400-500°C，合金时间为20min ；
[0038]20)背面减薄:对步骤20)处理得到的硅片，将硅片厚度从背面减薄到200-300um;
[0039]21)背面金属淀积:对