专利名称：一种高电压瞬态电压抑制器芯片及生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及晶体二极管芯片生产技术领域，特别涉及一种高电压瞬态电压抑制器(TVS)芯片及生产工艺。
背景技术：
目前半导体行业内生产瞬态电压抑制器(TVS)芯片通常采用纸源两次扩散单扩散结的生产工艺。现有技术存在问题生产瞬态电压抑制器芯片使用单个扩散结时，如果反向击穿电压达到250以上，当芯片击穿时，台面的表面电场过高，造成表面击穿先于体内击穿，击穿电流集中分布在台面附近，使台面的结温上升，容易造成芯片的损坏，所以行业内瞬态电压抑制器反向击穿电压多为250V以下，250V以上产品多采用双低压芯片串联的方式实现，这就产生一些封装外形没法实现封装和影响产品可靠性等问题。采用纸源扩散的扩散结深不平坦，导致击穿电压不够稳定，抗浪涌能力差。发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，设计新的瞬态电压抑制器芯片的结构及生产工艺，这种新的结构及生产工艺在提高瞬态电压抑制器击穿电压的同时，保证了二极管的反向浪涌能力稳定性及可靠性，延长了二极管的寿命。
本发明是通过这样的技术方案实现的一种瞬态电压抑制器(TVS)芯片生产工艺，其特征在于包括如下次序的步骤1)扩散前处理通过酸、碱、去离子水超声清洗等工序，对硅片表面进行化学处理；2)氧化把经过扩散前处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；3)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，单向在正面，双向在两面刻出一次扩散图形；4)硼源一次扩散把光刻后的硅片清洗干净，采用液态硼源放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+；5)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；6)二次硼扩散把扩散后处理的硅片清洗干净，单向采用正面液态硼源反面液态磷源， 双面采用双面液态硼源，放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+及N+ ；7)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；8)氧化把喷砂后经过超砂、电子清洗剂处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；9)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，刻出台面图形；10)台面腐蚀用混酸刻蚀台面沟槽，混酸温度控制在8 12°C，并用去离子水冲净；11)电泳把硅片放在配置好的电泳液中，根据台面沟槽需沉积的玻璃重量设置时间， 进行电泳；12)烧结把电泳后的硅片在800 820°C的烧结炉中进行烧结；13)去氧化层用稀释的氢氟酸浸泡、去离子水超声清洗去除烧结后硅片表面氧化层；
14)镀镍、镀金将去氧化层后的硅片在专用镀槽中进行镀镍、镀金、干燥；
15)芯片切割用划片机把镀金后的硅片从台面沟槽处划成单个芯片。根据上述生产工艺获得的高电压瞬态电压抑制器芯片结构为P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器芯片或P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器芯片；
芯片参数
雪崩击穿电压VBO250V-400V ；
反向漏电流Ik<1 μΑ；
结温 Tj150°C。根据所述方法获得其结构为P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器和P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器。本发明的高电压瞬态电压抑制器芯片生产工艺，采用增加辅助击穿扩散结的芯片结构，芯片主体结可使击穿电压达到250V-400V，而在芯片台面沟槽附近区域设计的辅助 PN结，其击穿电压高于主体结击穿电压，使主体结区域先击穿，漏电流分布于主体结区域， 而辅助结区域不发生击穿，从而解决了单扩散结结构在生产高电压芯片时的漏电大，击穿电压低，易损坏的问题，提高了高电压瞬态电压抑制器的耐压性能，同时提高瞬态电压抑制器的抗浪涌能力及可靠性。
图1为高电压瞬态电压抑制器的芯片正面结构示意图； 图2为高电压瞬态电压抑制器的芯片生产工艺流程图3为单向瞬态电压抑制器的芯片剖面结构图； 图4为双向瞬态电压抑制器的芯片剖面结构图； 图5为高电压瞬态电压抑制器的芯片光刻版单元图形A ； 图6为高电压瞬态电压抑制器的芯片光刻版单元图形B。图中1. TVS芯片，2.台面沟槽，3.玻璃层，4.金属面5 . 二次硼扩散结，6. — 次硼扩散结，7.材料硅片，8 .磷扩散结。
具体实施例方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明
如图1至图6所示，高电压瞬态电压抑制器(TVS)的芯片结构分为P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器或P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器，
P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器的芯片正面截层依次为TVS芯片1，台面沟槽2，玻璃层3，金属面4;
P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器，芯片正面截层依次为TVS芯片1，台面沟槽2，玻璃层3，金属面4 ；
如图2所示，瞬态电压抑制器TVS的芯片工艺流程如下
1)扩散前处理通过酸、碱、去离子水超声清洗等工序，对硅片表面进行化学处理；2)氧化把经过扩散前处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；
3)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，单向在正面，双向在两面刻出一次扩散图形；
4)硼源一次扩散把光刻后的硅片清洗干净，采用液态硼源放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+；
5)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；
6)二次硼扩散把扩散后处理的硅片清洗干净，单向采用正面液态硼源反面液态磷源， 双面采用双面液态硼源，放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+及N+ ；
7)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；
8)氧化把喷砂后经过超砂、电子清洗剂处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；
9)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，刻出台面图形；
10)台面腐蚀用混酸刻蚀台面沟槽，混酸温度控制在8 12°C，并用去离子水冲净；
11)电泳把硅片放在配置好的电泳液中，根据台面沟槽需沉积的玻璃重量设置时间， 进行电泳；
12)烧结把电泳后的硅片在800 820°C的烧结炉中进行烧结；
13)去氧化层用稀释的氢氟酸浸泡、去离子水超声清洗去除烧结后硅片表面氧化层；
14)镀镍、镀金将去氧化层后的硅片在专用镀槽中进行镀镍、镀金、干燥；
15)芯片切割用划片机把镀金后的硅片从台面沟槽处划成单个芯片。如图3、图4所示，瞬态电压抑制器(TVS)的芯片剖面结构，依次为二次硼扩散结5，一次硼扩散结6，材料硅片7，磷扩散结8。如图5、图6所示，瞬态电压抑制器(TVS)的芯片光刻版单元图形，一次硼扩散光刻版用于光刻一次硼扩散的区域，台面沟槽光刻板用于光刻台面沟槽腐蚀的区域。工艺改进后的参数
雪崩击穿电压VBO250V-400V
反向漏电流Ik<1 μ a
结温 Tj150 0C
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
权利要求
1.一种高电压瞬态电压抑制器芯片生产工艺，其特征在于包括如下次序的步骤1)扩散前处理通过酸、碱、去离子水超声清洗等工序，对硅片表面进行化学处理；2)氧化把经过扩散前处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；3)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，单向在正面，双向在两面刻出一次扩散图形；4)硼源一次扩散把光刻后的硅片清洗干净，采用液态硼源放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+；5)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；6)二次硼扩散把扩散后处理的硅片清洗干净，单向采用正面液态硼源反面液态磷源， 双面采用双面液态硼源，放入1200 1250°C的扩散炉中进行扩散形成P+及N+ ；7)扩散后处理用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；8)氧化把喷砂后经过超砂、电子清洗剂处理的硅片在1100 1200°C的氧化炉中长一层氧化层；9)光刻把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，刻出台面图形；10)台面腐蚀用混酸刻蚀台面沟槽，混酸温度控制在8 12°C，并用去离子水冲净；11)电泳把硅片放在配置好的电泳液中，根据台面沟槽需沉积的玻璃重量设置时间， 进行电泳；12)烧结把电泳后的硅片在800 820°C的烧结炉中进行烧结；13)去氧化层用稀释的氢氟酸浸泡、去离子水超声清洗去除烧结后硅片表面氧化层；14)镀镍、镀金将去氧化层后的硅片在专用镀槽中进行镀镍、镀金、干燥；15)芯片切割用划片机把镀金后的硅片从台面沟槽处划成单个芯片；根据上述生产工艺获得的高电压瞬态电压抑制器芯片结构为P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器芯片或P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器芯片；芯片参数为雪崩击穿电压VBO250V-400V ；反向漏电流Ik<1 μΑ；结温 Tj150°C。
2.一种高电压瞬态电压抑制器芯片，其特征在于芯片结构为P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器或P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器芯片，P+NN+单向高电压瞬态电压抑制器的芯片正面截层依次为TVS芯片(1)、台面沟槽 (2)、玻璃层(3)和金属面(4)；P+NP+双向高电压瞬态电压抑制器，芯片正面截层依次为TVS芯片(1)、台面沟槽(2)、 玻璃层(3)和金属面(4)。
全文摘要
本发明涉及一种高电压瞬态电压抑制器芯片及生产工艺，采用增加辅助击穿扩散结的芯片结构，芯片主体结可使击穿电压达到250V-400V，而在芯片台面沟槽附近区域设计的辅助PN结，其击穿电压高于主体结击穿电压，使主体结区域先击穿，漏电流分布于主体结区域，而辅助结区域不发生击穿，从而解决了单扩散结结构在生产高电压芯片时的漏电大，击穿电压低，易损坏的问题，提高了高电压瞬态电压抑制器的耐压性能，同时提高瞬态电压抑制器的抗浪涌能力及可靠性。
文档编号H01L29/06GK102543722SQ20111044164
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者刘宁, 刘振宇, 刘长蔚, 卢凯, 王军明, 王维, 白树军, 薄勇 申请人:天津中环半导体股份有限公司