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_2

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于步骤21)处理得到的硅片,在硅片背面进行直流等离子溅射淀积背面金属,形成背面电极;
[0040]22)电子束辐照:对步骤22)处理得到的硅片,用200kGy_800kGy剂量的电子束辐照,硅片引入缺陷;
[0041]23)芯片切割:将步骤23)产生的硅片,使用划片机将硅片划成单个芯片,形成独立芯片。
[0042]更进一步的,步骤8)、12)和15)中,所述的氟化氨和氢氟酸溶液,氟化氨质量浓度为40%,氢氟酸质量浓度为40%。
[0043]更进一步的,步骤16)中所述的隔离金属和正面金属为钛和铝。
[0044]更进一步的,步骤20)中所述的背面减薄方法为研磨、化学机械抛光、湿法腐蚀、常压等离子腐蚀。
[0045]更进一步的,步骤21)中所述的背面金属为银。
[0046]3.有益效果
[0047]相比于现有技术,本发明的优点在于:
[0048](1)芯片结构简单,自右往左分为四层结构,易于制造,适应性好,兼容性高;
[0049](2)采用偏置金属场板场限环和浮动场限环的复合终端结构,在远离P+阳极区域采用偏置金属场板场限环,短路了芯片表面电荷,解决了高压快恢复二极管在HTRB老化中耐压衰减失效问题,提高快恢复二极管的HTRB可靠性;浮动场限环区域一般不要较宽面积,在100微米以内。而偏置金属场板场限环区域,面积相应较宽,一般在100-200微米之间。
[0050](3)采用偏置金属场板场限环和浮动场限环的复合终端结构,在靠近P+阳极区域采用浮动场限环,避免引入多晶场板,如果引入多晶场板,会增加2层光刻,大大增加了芯片制造成本。本方案节省了芯片制造成本,同时采用上述偏置金属场板场限环和浮动场限环的复合终端结构无需采用特殊表面钝化层,提高了产品的可制造性。
[0051](4)使用新型的二极管芯片生产工艺,减小了开关损耗,降低了压降,减小了芯片功耗,增强了二极管的耐压稳定性及可靠性,延长了二极管的寿命;
[0052](5)采用正面金属合金和背面减薄的方法,减小了二极管的正向导通电阻,提高了二极管的导通性能,提高了二极管的可靠性;
[0053](6)生长的背面金属使用银,使得二极管芯片具有更好的导电性能,可靠性强,能耗低。
【附图说明】
[0054]图1为高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管芯片的整体结构示意图;
[0055]图2为高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管芯片的截面示意图;
[0056]图3为高HTRB可靠性低成本的高压快恢复二极管芯片的制备工艺流程图。
[0057]图中标号说明:
[0058]1、芯片;2、N+截止环;3、复合终端结构;31、浮动场限环;32、偏置金属场板场限环;
4、P+阳极。
【具体实施方式】
[0059]下面结合说明书附图和具体的实施例,对本发明作详细描述。
[0060]实施例1
[0061]如图1、图2所示,一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片,包括芯片1、N+截止环2、复合终端结构3和P+阳极4,所述的芯片1为快恢复二极管芯片;复合终端结构3包含远离P+阳极区域的偏置金属场板场限环32和靠近P+阳极区域的浮动场限环31结构,短路了芯片表面电荷,解决了高压快恢复二极管在HTRB老化中耐压衰减失效问题,提高快恢复二极管的HTRB,节省了芯片制造成本,提高了产品的可制造性可靠性。浮动场限环31区域主要是避免引入多晶场板,所以一般不要较宽面积,在100微米以内。本实施例中采用90微米。而偏置金属场板场限环32区域是为了起分压的作用,面积也相应较宽,一般在100-200微米之间。本实施例采用150微米。芯片截层从下向上依次为芯片1、N+截止环2、复合终端结构3和P+阳极4,芯片自右往左分为四层结构,易于制造,适应性好,兼容性高。
[0062]芯片参数:
[0063]击穿电压VBR2800V;
[0064]正向电压VF(IF= 15A) < 1.5V;
[0065]反向漏电流IR^lyA;
[0066]反向恢复时间Trr < 50nS;
[0067]通过150°C,800V下HTRB可靠性测试。
[0068 ] 针对结构方法制成的产品,产品名称U 2 0 0 8 0 0 A A,电性能如下:VBR (2 5 °C,IR =100uA)=960V,VF(25°C ,IF=15A) = 1.1V ,IR(25°C,VR = 600V)=0.5uAo
[0069]芯片的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。
[0070]如图3所示,一种高HTRB的高压快恢复二极管芯片生产工艺,其步骤如下:
[0071]1)场氧化前表面清洗:
[0072]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%;
[0073]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%;
[0074]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:
[0075]a.使用氢氟酸溶液浸泡硅片30s,用去离子水冲洗;
[0076]b.用1号液浸泡娃片lOmin,用去离子水冲洗;
[0077]c.使用所述的氢氟酸溶液浸泡步骤b处理后的娃片30s,后用去离子水冲洗;
[0078]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;
[0079]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lum,氧化炉温度为1000°C;
[0080]3)P+硼扩散光刻:对步骤2)处理完成的硅片进行光刻,在P+阳极4区域形成P+阳极4,偏置金属场板场限环32和浮动场限环31的复合终端结构3区域形成电场限制环;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;
[0081]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;
[0082]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°C;
[0083]7 )P+硼离子注入:将步骤6)处理完成的硅片在40KeV能量下进行硼离子轰击,硼离子注入硅片表面,形成PN结,完成对偏置金属场板场限环32和浮动场限环31的注入;
[0084]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,其中所述的氟化氨和氢氟酸溶液,氟化氨质量浓度为40%,氢氟酸质量浓度为40% ;
[0085]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;
[0086]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32和浮动场限环31的扩散,同时激活注入的硼离子;扩散炉温度为1100°C;
[0087]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2;
[0088]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,
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