专利名称：制作高压双向触发二极管的方法
技术领域：
本发明涉及一种制作高压双向触发^^及管的方法，制得的二极管特别适 用于高压氖灯的启动以及点亮线路的领域中。
背景技术：
目前，电器行业朝着高集成、高电压、大功率的方向M。现有制作高
压双向触发二极管的方法，包括化学和才;l4成抛光、硼扩散、氧化、 一次光刻、 裤扩散、二次光刻、 一次玻璃烧涂、二次玻璃烧涂、三次光刻、蒸发金属、
划片、酸洗和封装，才能制得产品。现有制作方法存在下述缺点①由于需 要多次玻璃烧#多次光刻，因而制作步骤繁多、复杂；②由于采用的是化 学和才;ia抛光，不Y又生产成^4交高，还^损伤石圭片；③由于光刻必须在1000 级或者更高的环境中制造，因而制作^f牛要求较高，也导致成本高；④由于 用现有工艺制作的二极管芯片的PN结结深比较浅，抗烧蚀能力较低，使得 二欧管的可靠性较低。
发明内容
本发明的目的是:提供一种操作工序简化、生产成本低、产品电性能改善 的制作高压双向触发二极管的方法。
实现本发明目的的技术方案是 一种制作高压双向触发二极管的方法， 其特点在于，按下述步骤依次处理原并+石圭片化学抛光—硼扩散—掩膜氧化 —双面 一次光刻—磷扩散—镀镍及合金化—划片—焊接—酸洗—保护—封 装后，制得高压双向触发二极管成品；所述化学抛光步骤是将原料珪片用腐 蚀液在常温下均匀腐蚀3 ~ 5 ^中后，经多次清洗并干燥得到表面为亚光的硅 片，其中所用腐蚀H由氢氟酸、水乙酸和硝酸按体积比l: 1~3: 25~30混 合形成的；所述酸洗步骤^混合酸液浸泡腐蚀焊接步骤得到的硅片的外周， 形成腐蚀层而获得电性能，其中所用混合酸液是由氢氟酸、硝酸、乙酸和硫 酸按体积比9: 9: 9~15: 4混合形成的。
上述方法中，所述步骤的主要控制条件如下所述硼扩散步骤形成的硼 扩M厚度为60t5Mm;所述掩膜氧化步骤形成的氧化a錄度至少为1.2nm; 所述双面一次光刻步骤是至少在1万级净化环境下进行双面光刻，形成第一 光刻图形和第二光刻图形，其尺寸均为400(orn x 800(am,第一光刻图形和第 二光刻图形两者的内侧边线的水平垂直距离为0.05mm 0.3mm;所述磷扩散 步骤是磷原子在第一光刻图形和第二光刻图形内扩散形成^勒广散层，其厚度为15~18(om;所述镀4l^^合金化步骤是先用漂洗液漂洗，再用4ft镍液形成 镍金属层，其厚度为3~4畔，然后将得到的具有4臬金属层的石圭片;^A600土3 'C的氮气炉内完成合^^匕。
上述方法中，所述镀4^A合金化步骤使用的漂洗液是由氢氟酸和去离子 7]<*氢氟酸去离子水二lml : 15ml组成;镀镍使用的镀镍液是由A液和B 液组成，A液和B液的配比为4L: 140 ~ 180ml,其中A液是氯化镍、氯化 铵、柠檬酸氢二铵、次亚磷酸钠和去离子水的混合液，其配比为氯化镍氯 化铵4宁檬酸氢二4妄次亚石舞酸钠去离子7j^30g : 50g : 65g : 10g :1000ml， B液是氨水。
所述原料硅片是由N型单晶棒经过线切割成为圓硅片，其电阻率 p=4±in.cm,厚度为200土10iom。 上述方法的具体"l喿作如下 (一 )准备原料
① 制备硅片:将采购的N型单晶棒经过线切割成圆形作为原料硅片，其电 阻率p=4±lQ.cm，厚度为200土10nm;
② 配制化学抛光步骤使用的腐蚀液按氢氟酸、冰乙酸和硝酸体积比l: 1~3: 25 30〉V給均匀；
③ 配制镀to合金化步骤使用的漂洗液按氢氟酸去离子水=1 : 15 的配比混合均匀；
④ 配制镀4I^^合金化步骤使用的镀镍液A液按氯化镍氯化铵柠檬 酸氯二铵次亚石岸酸钠去离子水-30g : 50g : 65g : 10g :1000ml配比混合均 匀；
⑤ 配制酸洗步骤使用的混合酸液按氢氟酸、硝酸、醋酸和石克酸体积比 9: 9: 9~15: 4混合均匀;
⑥ 配制光刻步骤使用的腐蚀液按氢氟酸氟化铵水=3: 6: 9 〉V曰d^ 均匀；
⑦ 用采购的硅橡胶作为保护胶；用采购的环氧模塑料作为封彩f牛； (二 )按下述步骤依次处理原料硅片
(a) 化学抛光
将原料硅片放入腐蚀液中，在常温下均匀腐蚀3-5分钟后，放入清洗 机内清洗多次，然后再^A漂洗槽内用常温去离子水沖洗，将硅片甩干，再 ^L^90~ ll(TC的烘箱干燥至少半小时，取出得到表面为亚光的硅片；
(b) 硼扩散
每两个步骤(a)得到的硅片之间夹一张硼纸，^/^5英舟内后，i^v扩 散炉内，扩散炉温度设定在1240土rC,直至在硅片的上、下表面均形成厚度为60±5Mm的硼扩散层为止；
(c) 掩膜氧化
将步骤(b)得到的具有硼扩^b&的硅片^A高温炉内，采用干氧、湿 氧和干氧的方式，在硼扩M表面形成氧化膜，其厚度至少为1.2^m;
(d) 双面一次光刻
将步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片的上表面和下表面进行匀胶，然后 放入烘箱内，预烘干、烘烤后，在至少1万级净化环境中进行双面光刻、显 影、坚膜、冷却，然后用光刻腐蚀液腐蚀掉光刻图形部位的氧化膜，再用热 硝酸去胶并清洗，最后再清洗一次，在步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片的 上表面和下表面形成第一光刻图形和第二光刻图形，其尺寸均为400nmx 800[om,第一光刻图形和第二光刻图形两者的内侧边线的水平垂直距离为 0.05mm 0.3mm;
(e) 磷扩散
每两个步骤(d)得到的光刻后的硅片之间夹一张磷纸，磷纸放在光刻图 形表面，^^5英舟内后，i^扩散炉内，扩散炉的温度设定在1160土rC， 磷原子在第一光刻图形和第二光刻图形内扩散，直至形成厚度为15~18nm 的磷扩，为止；
(f) 镀4议合金化
将步骤(e)得到的^岸扩散后的石圭片，先用光刻腐蚀液腐蚀掉硼扩M表 面剩余的氧化膜，然后依次用去离子水冲洗、漂洗液漂洗、去离子水冲洗后， 浸入温度为70 ~ 90。C的镀镍液的A液中，加/vlft4臬液的B液使镀镍液的pH 值达到8,在磷扩散后的硅片的上、下最外表面形成镍金属层，其厚度为 3-4nm，然后将得到的具有镍金属层的硅片》认600 ± 3 。C的氮气炉内完成合 金化；
(g) 划片
将步骤(f)得到的合金化后的硅片》1^划片机内，按预先设定的尺寸进 行切割；
(h) 焊接
在步骤(g)得到的切割后的硅片的上、下最外表面，用焊接剂焊粉同质 带引线的电极；
(i) 酸洗
用混合酸液浸泡腐蚀步骤(h)得到的带有电极的硅片外周，形成腐蚀层 而获得电性能； (j)保护
对步骤(i)得到的腐蚀层，用保护胶覆盖，稳定已获得的电性能；(k)封装
用封装料将步骤(j)得到的半成品进行封装，除了部分引线棵露外，其 余部分4^被封装料包裹，成型后形成封装体，从而制得成品高压双向触发
本发明的技术效果是由于只需通过化学抛光—硼扩散—掩膜氧化—双 面 一次光刻—磷扩散—镀镍及合金化—划片—焊接—酸洗—保护—封装即 可得到高压双向触发二f及管，简化了操作工序，因而本发明制作方法的总成
本约是现有制作方法总成本的三分之一；由于采用化学抛光工艺，不仅降低 了生产成本，还保证不损伤硅片；由于采用一次双面光刻，且在l万级的净 化环境中进行光刻，就可以得到电压(230V)高于用现有方法制得的二才及管 产品，不仅降低了制造要求、降低了成本，还提高了产品质量；由于对焊才妄 步骤得到的硅片的外周进行了酸洗形成腐蚀层，因而芯片的结深比较深，增 强了芯片的抗烧蚀能力，提高了芯片的可靠性。
图1是本发明方法制作的高压双向触发二才及管的一种结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例，对本发明制作方法作进一步的详细说明，但不 局限于此。
实施例所用原料除另有说明外，均为半导体行业常规使用的原料且均为 市售品。其中所用磷纸主要成分为氧化磷，规恭为p75xk;所用硼纸主要成 分为硼，颊j各是B40xto。
实施例制作高压双向触发二极管
(一 )准备原料
① 制备硅片:将采购的N型单晶棒经过线切割成圆形作为原料硅片，其电 阻率p=4±iacm,厚度为200土10jam;
② 配制化学抛光步骤使用的腐蚀液按氬氟酸、水乙酸和硝酸体积比l: 1: 2: 27';t曰^均匀；
③ 配制镀4I^^合金化步骤使用的漂洗液按氢氟酸去离子水=1 : 15 的配比混合均匀；
④ 配制镀4I^合金化步骤使用的镀镍液A液按氯化镍氯化铵柠檬 酸氪二铵次亚石岸酸钠去离子水二30g : 50g : 65g : 10g :1000ml配比混合均 匀；
⑤ 配制酸洗步骤佳月的混合酸液按氢氟酸、硝酸、醋酸和碌u酸体积比 9: 9: 12: 4〉V曰c^均匀；
⑥ 配制光刻步骤使用的腐蚀液按氢氟酸氟化铵水=3: 6: 9混合均匀；
⑦用采购的硅橡胶作为保护胶；用采购的环^i莫塑料作为封^^; (二)按下述步骤依次处理原料硅片
(a) 化学抛光
将原料硅片力t/v腐蚀液中，在常温下均匀腐蚀3~5分钟后，放入清洗 机内清洗多次即注入70-9(TC洗涤液，超声波清洗20^4中，去离子水换水 沖洗5分钟以上，1: 1的氢氟酸水溶液漂洗1分钟，去离子水自动换水沖洗 三次以上；清洗机内注入70-90。C洗涤液，超声波清洗20分钟,去离子水自 动换水沖洗三次以上；清洗机内注入70 ~ 90。C去离子水，超声波清洗20分 钟，去离子水自动换水冲洗三次以上；清洗机内注入70 9(TC去离子水，超 声波清洗20分钟，1: 9氢氟酸7^溶液漂洗30秒；然后再放入漂洗槽内用常 温去离子水至少沖洗8次，将石圭片甩干，再力文入90 11(TC的烘箱干燥至少 半小时，取出得到表面为亚光的硅片1;
(b) 硼扩散
每两个步骤(a)得到的化学抛光后的硅片l之间夹一张硼纸，^石英 舟内后，iM^扩散炉内，扩散炉温度设定在1240土rC，直至在化学抛M的 硅片1的上、下表面均形成厚度为60土5^m的硼扩M 2为止；
(c) 掩膜氧化
将步骤(b)得到的具有硼扩"RJr2的硅片1 i^v高温炉内，采用干氧、 湿氧和干氧的方式，在硼扩散层2表面形成氧化膜，其厚度至少为1.2fom;
(d) 又又面一次光刻
将步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片1的上表面和下表面进行匀胶，然 后力人烘箱内，预烘干、烘烤后，在至少1万级净化环境中进行双面光刻、 显影、坚膜、冷却，然后用光刻腐蚀液腐蚀掉光刻图形部位的氧化膜，再用 热硝酸去胶并清洗，最后再清洗一次，在步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片 1的上表面和下表面形成第一光刻图形3 - 1和第二光刻图形3 - 2，其尺寸均 为400|om x 800[irn,第一光刻图形3 - 1和第二光刻图形3 -2，两者的内侧 边线的水平垂直距离为O.lmm;
每两个步骤(d)得到的光刻后的硅片l之间夹一张磷纸，磷纸放在第一 光刻图形3-l和第二光刻图形3-2表面，^^S英舟内后，^X扩散炉内， 扩散炉的温度设定在1160土rC，磷原子在第一光刻图形3 - 1和第二光刻图 形3 - 2内扩散，直至形成厚度为15 ~ 18nm的磷扩M 4为止； (f)镀!級合金化
将步骤(e)得到的磷扩散后的硅片1,先用光刻腐蚀液腐蚀掉硼扩M2表面剩余的氧化膜，然后依次用去离子水沖洗、漂洗液漂洗、去离子水沖 洗后，浸入温度为70 90。C的镀镍液的A液中，加入444臬液的B液{吏4^镍 液的pH值iiJU8，在磷扩散后的硅片l的上、下最外表面形成镍金属层5， 其厚度为3~4|im,然后将得到的具有镍金属层5的硅片1 it/v 600 ± 3。C的氮 气炉内，放置半小时完成合^M匕；
(g) 片
将步骤(f)得到的合金化后的硅片1力l/v划片机内，按预先设定的尺寸 进行切割；
(h) 焊接
在步骤(g)得到的切割后的硅片l的上、下最外表面，用焊接剂6焊接 铜质带引线7-1的电才及7;
(i) 酸洗
用-;t曰洽酸液浸泡腐蚀步骤(h)得到的带有电极的硅片l外周，形成腐蚀 层8而获得电性能； (j)保护
对步骤(i)得到的腐蚀层8，用保护胶9覆盖，稳定已获得的电性能； (k)封装
用封装料将步骤(j)得到的半成品进行封装，除了部分引线7-1棵露 外，其余部分^被封装料包裹，成型后形成封装体10，从而制得成品高压 双向触发^4及管。
本发明的制作方法中，镀4^A合金化步骤也可以根据客户要求，采用现 有镀金、镀银、或镀柏方法代#^镍，然后再合金化。
权利要求
1、一种制作高压双向触发二极管的方法，其特征在于，按下述步骤依次处理原料硅片化学抛光→硼扩散→掩膜氧化→双面一次光刻→磷扩散→镀镍及合金化→划片→焊接→酸洗→保护→封装后，制得高压双向触发二极管成品；所述化学抛光步骤是将原料硅片用腐蚀液在常温下均匀腐蚀3～5分钟后，经多次清洗并干燥得到表面为亚光的硅片(1)，其中所用腐蚀液是由氢氟酸、冰乙酸和硝酸按体积比1∶1～3∶25～30混合形成的；所述酸洗步骤是用混合酸液浸泡腐蚀焊接步骤得到的硅片(1)的外周，形成腐蚀层(8)而获得电性能，其中所用混合酸液是由氢氟酸、硝酸、乙酸和硫酸按体积比9∶9∶9～15∶4混合形成的。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤的主要控制条件 如下所述硼扩散步骤形成的硼扩散层(2)厚度为60i5nm;所述掩膜氧化步骤形成的氧化,度至少为1.2Mm;所述双面一次光刻步骤是至少在1万级净化环境下进行双面光刻，形成 第一光刻图形(3 - 1)和第二光刻图形(3 - 2 )，其尺寸均为400nm x 800阿， 第一光刻图形(3-1)和第二光刻图形(3-2)两者的内侧边线的7K平垂直 if巨离为0.05mm 0.3mm;所述磷扩散步骤是磷原子在第一光刻图形(3 - 1)和第二光刻图形(3 -2)内扩^:形成石岸扩絲(4),其厚度为15 ~ 18Mm;所述镀镍及合金化步骤是先用漂洗液漂洗，再用镀镍液形成镍金属层 (5),其厚度为3^4jom, ^A600土3。C的氮气炉内完成合金化。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镀4^^合金化步骤 使用的漂洗液是由氢氟酸和去离子水按氢氟酸去离子水4ml : 15ml组成； 镀镍使用的镀镍液是由A液和B液组成，A液和B液的配比为4L: 140 ~ 180ml,其中A液是氯化镍、氯化铵、杼檬酸氢二铵、次亚石岸酸钠和去离子 水的混合液，其配比为氯化4臬氯化铵柠檬酸氢二铵次亚石舞酸钠去离 子水-30g : 50g : 65g : 10g :1000ml， B液是氨水。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料硅片是由N型 单晶棒经过线切割成为圆形硅片，其电阻率p^4土iacm,厚度为200土10fam。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体才喿作如下 ( 一 )准备原料①制备硅片:将采购的N型单晶棒经过线切割成圓形作为原料硅片，其电阻率p=4±lQ.cm,厚度为200土10jjm;② 配制化学抛光步骤使用的腐蚀液按氢氟酸、冰乙酸和硝酸体积比l: 1~3: 25 30^曰^均匀；③ 配制镀lfc^合金化步骤使用的漂洗液按氬氟酸去离子水=1 : 15 的配比〉V曰t/^均匀；④ 配制镀4^A合金化步骤使用的镀镍液A液按氯化镍氯化铵杵檬 酸氢二铵次亚石岸酸钠去离子7K;30g : 50g : 65g : 10g :1000ml配比混合均 匀；⑤ 配制酸洗步骤使用的混合酸液按氢氟酸、硝酸、醋酸和石克酸体积比 9: 9: 9~15: 4混合均匀；⑥ 配制光刻步骤使用的腐蚀液按氢氟酸氟化铵水=3: 6: 9混合均匀；⑦ 用采购的硅橡胶作为保护胶；用采购的环^^莫塑^H乍为封^f牛； (二 )按下述步骤依次处理原料硅片(a) 化学抛光将原料硅片it^腐蚀液中，在常温下均匀腐蚀3~5分钟后，放入清洗 机内清洗多次，然后再》tA漂洗槽内用常温去离子水沖洗，将硅片甩千，再 ^^v90-110。C的烘箱干燥至少半小时，取出得到表面为亚光的硅片(1);(b) 硼扩散每两个步骤(a)得到的化学抛光后的硅片(l)之间夹一张硼纸， 石英舟内后，3^/v扩散炉内，扩散炉温度设定在1240土rC,直至在化学抛光 后的硅片(1)的上、下表面均形成厚度为60土5^m的硼扩散层(2)为止；(c) 掩膜氧化将步骤(b)得到的具有硼扩散层(2)的硅片(1)送入高温炉内，采 用干氧、湿氧和干氧的方式，在硼扩散层(2)表面形成氧化膜，其厚度至少 为1.2(om;(d) 双面一次光刻将步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片(1)的上表面和下表面进行匀胶， 然后放入烘箱内，预烘干、烘烤后，在至少1万级净化环境中进行双面光刻、 显影、坚膜、冷却，然后用光刻腐蚀液腐蚀掉光刻图形部位的氧化膜，再用 热硝酸去胶并清洗，最后再清洗一次，在步骤(c)得到的具有氧化膜的硅片 (1)的上表面和下表面形成第一光刻图形(3 - 1)和第二光刻图形(3 - 2), 其尺寸均为400拜x 800拜，第一光刻图形(3 - 1)和第二光刻图形(3 - 2) 两者的内侧边线的水平垂直距离为0.05mm 0.3mm;(e) 磷扩散每两个步骤(d)得到的光刻后的硅片(l)之间夹一张磷纸，磷纸放在第一光刻图形(3-l)和第二光刻图形(3-2)表面，^/v^英舟内后，送 入扩散炉内，扩散炉的温度设定在1160土rC,磷原子在第一光刻图形(3-1) 和第二光刻图形(3-2)内扩散，直至形成厚度为15-18拜的磷扩絲(4) 为止；(f) 镀叙合金化..将步骤(e)得到的磷扩散后的硅片(1),先用光刻腐蚀液腐蚀掉硼扩散 层(2)表面剩余的氧化膜，然后依次用去离子水冲洗、漂洗液漂洗、去离子 水沖洗后，浸入温度为70 90。C的镀镍液的A液中，加入镀镍液的B液使 镀镍液的pH值ii^8,在磷扩^的硅片(1)的上、下最外表面形成镍金 属层(5),其厚度为3 4nm,然后将得到的具有镍金属层(5)的硅片(1) 》t/v 600 ± 3 。C的氮气炉内完成合金化；(g) 划片将步骤(f)得到的合金化后的硅片(1)^A划片机内，按预先设定的 尺寸进行切割；(h) 焊接在步骤(g)得到的切割后的硅片(l)的上、下最外表面，用焊接剂(6) 焊#4同质带引线(7-1)的电极(7);(i) 酸洗用混合酸液浸泡腐蚀步骤(h)得到的带有电极(7)的硅片(1)外周，形 成腐蚀层(8)而^y寻电性能； (j)保护对步骤(i)得到的腐蚀层(8),用保护胶(9)覆盖，稳定已获得的电 性能；(k)封装用封装料将步骤(j)得到的半成品进行封装，除了部分引线(7 - 1)棵露外，其^分4^被封^^牛包裹，成型后形成封装体(io),从而制得成品高压双向触发二极管。
全文摘要
本发明涉及一种制作高压双向触发二极管的方法，该方法按下述步骤依次处理原料硅片化学抛光→硼扩散→掩膜氧化→双面一次光刻→磷扩散→镀镍及合金化→划片→焊接→酸洗→保护→封装后，制得高压双向触发二极管成品；其化学抛光步骤是将原料硅片用腐蚀液在常温下均匀腐蚀3～5分钟后，经多次清洗并干燥得到表面为亚光的硅片(1)，其中所用腐蚀液是由氢氟酸、冰乙酸和硝酸按体积比1∶1～3∶25～30混合形成的；其酸洗步骤是用混合酸液浸泡腐蚀焊接步骤得到的硅片(1)外周，形成腐蚀层(8)而获得电性能，其中所用混合酸液是由氢氟酸、硝酸、乙酸和硫酸按体积比9∶9∶9～15∶4混合形成的。工序简化，成本低，性能可靠，抗烧蚀。
文档编号H01L21/329GK101593693SQ20091003164
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者唐国琴, 良 孙, 王兴龙 申请人:常州银河电器有限公司