专利名称：浅结二极管芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体二极管的加工方法，尤其是涉及一种浅结二极 管芯片的制作方法。
背景技术：
目前对于低电压的稳压二极管芯片制作，通常采用三种方法，第一种
是采用金属铝膜作为杂质源，在浓度很高的N型衬底上扩散高浓度的铝原 子，利用PN结两侧都是高浓度的杂质来实现低电压，这种结构对结深控制 要求不严，但漏电流大，电压的均匀性、 一致性差，成品率低。第二种是 在较高浓度的P型衬底材料上先扩散一层更高浓度的同型杂质，再在高浓 度区域扩散高浓度的N型杂质形成PN结。这种做法存在同第一种做法一样 的缺点。第三种是釆用离子注入技术，在较高杂质浓度的P型衬底上直接 注入高浓度的N型杂质，利用结深小于1微米的浅结技术实现低电压。这 种方法不需要衬底有很高的杂质浓度，电压一致性好。但存在着电极制作 困难的缺陷如蒸发多层金属后，如果采用合金改善欧姆接触，金属的合
金层会把PN结"吃"掉，造成短路；如果不采用合金的方法，金属与硅的
粘附强度不够，封装时金属管腿会把芯片表面的金属层拽掉，造成金属脱
落，影响封装的合格率。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用多晶硅作为金属与硅片之间的导电过渡 层，既可以实现浅结工艺，又解决金属层的粘附强度，能精确控制杂质浓 度和结深的浅结二极管芯片的制作方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是 一种浅结二极管芯片的制作方 法，其特征在于
(1) 、氧化、光刻有源区将抛光硅片进行清洁处理后进行氧化形成氧 化层，在硅片的一面或双面经光刻、腐蚀形成有源区窗口；
(2) 、离子注入用离子注入机将砷原子或磷原子注入到有源区窗口，
注入能量为30 80kev，离子注入剂量1 5E15;
(3) 、多晶硅淀积在硅片表面淀积多晶硅层，厚度控制在4000±500 A;
(4) 、离子注入退火及磷扩散将硅片推入80(TC 95(TC的磷扩散炉内 进行磷扩散，同时进行离子注入退火，时间控制在10 30 min;
(5) 、光刻多晶硅经光刻、腐蚀把有源区窗口以外的多晶硅层刻干净;
(6) 、金属膜淀积对硅片溅射或蒸发金属膜；
(7) 、光刻金属腐蚀掉有源区以外的金属膜；
(8) 、合金在真空或在氮气或/和氢气的条件下进行合金，合金温度控 制在40(TC 50(TC，时间在25 35min，制成二极管芯片。
本发明采用上述技术方案后具有以下优点
1、 本发明能采用精确控制的离子注入技术，精确控制杂质的浓度和结 深，保证极低的击穿电压和电参数的均匀性、 一致性。
2、 本发明由于先做离子注入后淀积多晶硅，能精确控制结深小于l微 米，最低击穿电压可以做到10微安下为1伏，对多晶硅的厚度均匀性要求
不高，工艺重复性好。
3、 本发明由于离子注入的退火和多晶硅掺杂是同时进行，用掺杂的多 晶硅作为金属与硅片之间的导电过渡层，金属层可以正常合金，不仅增强 了金属电极与硅片的粘附强度，避免芯片表面金属脱落，而且也保证了封 装合格率。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。 图1是本发明检测单向二极管输出的伏安特性曲线图。 图2是本发明检测双向二极管输出的伏安特性曲线图。
具体实施例方式
实施例1
本发明单向浅结二极管芯片的制作方法.-
(1) 、氧化、光刻有源区将抛光后硅片进行清洁处理，可采用常规清
洗，如采用2#、 3#洗液，处理后将硅片放入高温扩散炉内对硅片进行第一 次氧化处理，形成氧化层，第一次氧化层的厚度控制在2000 A 4000 A， 按常规工艺单面光刻、腐蚀形成有源区窗口；
(2) 、离子注入用离子注入机将砷原子或磷原子注入到有源区窗口，注入能量为30 80kev，离子注入剂量1 5E15;
(3) 、多晶硅淀积在硅片表面淀积多晶硅层，厚度控制在4000±500 A;
(4) 、离子注入退火及磷扩散将硅片推进80(TC 95(TC的磷扩散炉进 行磷扩散同时进行离子注入退火，时间控制在10 30 min;
(5) 、光刻多晶硅按常规工艺光刻、腐蚀多晶硅，把有源区窗口以外 的多晶硅层刻干净；
(6) 、金属膜淀积对干净的硅片单面溅射或蒸发金属膜，该金属膜为 钛和镍和银的金属复合膜；或钒和镍和银的金属复合膜；或铬和镍和银的 金属复合膜；或钛和银的金属复合膜，或单层的金或镍金属膜；
(7) 、光刻有源区按常规工艺光刻、腐蚀掉有源区以外的金属膜；
(8) 、合金在真空或在氮气或/和氢气的条件下进行合金，合金温度控 制在400。C 500。C，时间在25 35min。
(9) 、背面减薄及金属化将硅片减薄到200-300um，背面淀积与正面 相同的金属膜，制成单向二极管芯片，检测合格后封装成产品。
经检测本发明单向二极管输出特性曲线见图1所示，二极管漏电流在1 毫安时，击穿电压为2.5伏。 实施例2
本发明的单向浅结二极管芯片的制作方法
(1) 、氧化、光刻有源区将抛光后硅片进行清洁处理，可采用常规清
洗，如采用2tt、 3#洗液，处理后将硅片放入高温扩散炉内对硅片进行第一 次氧化处理，形成氧化层，第一次氧化层的厚度控制在2000 A 4000 A， 用双面光刻机按常规工艺双面光刻、腐蚀形成有源区窗口；
(2) 、离子注入用离子注入机将砷原子或磷原子注入到两面有源区窗 口，注入能量为30 80kev，离子注入剂量1 5E15;
(3) 、多晶硅淀积在硅片双面淀积多晶硅层，淀积厚度控制在 4000±500 A;
(4) 、离子注入退火及磷扩散将硅片推入800。C 950。C的磷扩散炉内 进行磷扩散，同时进行离子注八退火，时间控制在10 30 min;
(5) 、光刻多晶硅按常规工艺双面光刻、腐蚀，把有源区窗口以外的 多晶硅层刻干净；
(6) 、初测检验是否达到设计要求，达到要求转入下道流程；
(7) 、金属膜淀积对干净的硅片双面溅射或蒸发金属膜，该金属膜为 钛和镍和银的金属复合膜；或钒和镍和银的金属复合膜；或铬和镍和银的 金属复合膜；或钛和银的金属复合膜，或单层的金或镍的金属膜；
(8) 、光刻有源区按常规工艺双面光刻、腐蚀掉有源区以外的金属膜;
(9) 、合金在真空或在氮气或/和氢气的条件下进行合金，合金温度控 制在400°C 500°C，时间在25 35min，制成双向二极管芯片，检测合格 后封装成产品。
经检测本发明双向二极管输出特性曲线见图2所示，二极管漏电流在1 毫安时，击穿电压为2.5伏。
权利要求
1、一种浅结二极管芯片的制作方法，其特征在于(1)、氧化、光刻有源区将抛光硅片进行清洁处理后进行氧化形成氧化层，在硅片的一面或双面经光刻、腐蚀形成有源区窗口；(2)、离子注入用离子注入机将砷原子或磷原子注入到有源区窗口，注入能量为30～80kev，注入剂量1～5E15；(3)、多晶硅淀积在硅片表面淀积多晶硅层，淀积厚度控制在4000±500；(4)、离子注入退火及磷扩散将硅片推入800℃～950℃的磷扩散炉内进行磷扩散，同时进行离子注入退火，时间控制在10～30min；(5)、光刻多晶硅经光刻、腐蚀把有源区窗口以外的多晶硅层刻干净；(6)、金属膜淀积对硅片溅射或蒸发金属膜；(7)、光刻有源区光刻、腐蚀掉有源区以外的金属膜；(8)、合金在真空或在氮气或/和氢气的条件下进行合金，合金温度控制在400℃～500℃，时间在25～35min，制成二极管芯片。
2、 根据权利要求l所述的浅结二极管芯片的制作方法，其特征在于所述第一次氧化层的厚度在2000 A 4000 A。
3、 根据权利要求l所述的浅结二极管芯片的制作方法，其特征在于-所述的金属膜为钛和镍和银；或钒和镍和银；或铬和镍和银；或钛和银； 或金；或镍。
全文摘要
本发明涉及一种浅结二极管芯片的制作方法，(1)在硅片氧化并一面或双面进行光刻、腐蚀形成有源区窗口；(2)将砷原子或磷原子注入到有源区窗口；(3)在硅片表面淀积多晶硅层；(4)将硅片推入800℃～950℃的磷扩散炉进行磷扩散同时进行离子注入退火；(5)经光刻、腐蚀把有源区窗口以外的多晶硅层刻干净；(6)对硅片溅射或蒸发金属膜；(7)腐蚀掉有源区以外的金属膜；(8)在真空或在氮气或/和氢气的条件下进行合金，制成二极管芯片。本发明采用多晶硅作为金属与硅片之间的导电过渡层，既可以实现浅结工艺，又解决金属层的粘附强度，能精确控制杂质浓度和结深，保证极低的击穿电压和电参数的均匀性和一致性，具有较好的工艺重复性。
文档编号H01L21/329GK101110364SQ20071002536
公开日2008年1月23日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年7月26日
发明者刘利峰, 王晓宝, 赵善麒 申请人:江苏宏微科技有限公司