一种汽车模组中反向gpp高压二极管芯片及生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片及生产工艺，其工艺具有如下步骤：氧化前处理→氧化→光刻→去除单面氧化层-→扩散前处理→硼扩散预沉积→硼扩散→磷源/硼源一次全扩散→扩散后处理→N+面台面腐蚀→电泳→烧结→去氧化层→镀镍、镀金→芯片切割，所得芯片结构为P++-P+-N-N+型。该发明改善轴向二极管对管漏电大的缺陷，同时避免GPP对管中反向二极管焊接时对玻璃钝化保护的损伤，并增加焊接的有效面积，增强对管整体散热功能。同时使用N型衬底片代替P型衬底片，并在N+面腐蚀深沟槽制作反向GPP高压二极管，这种汽车模组中反向GPP高压二极管的发明填补了国内汽车模组【技术领域】的空白。
【专利说明】—种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片及生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车模组中对称高压二极管的生产【技术领域】，尤其是涉及一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片及生产工艺。
【背景技术】
[0002]应用于汽车控制器件上起整流保护作用的模组，通常由方向相反的两个二极管连接组成，电路图如图4所示。目前半导体行业内的汽车用模组一般由轴向的两个二极管组成，轴向的二极管存在弊病:台面通常采用酸腐工艺形成，这种工艺会造成二极管漏电流大；并且后续组装复杂，过程中容易产生沾污，造成性能变差。GPP 二极管具有漏电小，后续组装简单，对性能影响小的特点，于是行业内希望使用GPP 二极管代替轴向二极管制作模组，但是由GPP 二极管组成的对管，需要方向相反焊接在框架上，如图5所示，这样连接会造成反向二极管的玻璃钝化保护被损伤，影响性能，同时焊接面积减小，会造成散热不良。一般行业内会有人想到使用P型衬底片制作模组中反向GPP 二极管，但是制作高电压的反向GPP 二极管，需要电阻率很高的P型衬底片，但是P型高电阻率衬底片制作工艺复杂，难度大，成本太高，市场上很难采购。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片及生产工艺。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片的生产工艺，其特征在于，具有如下步骤:
[0006]a.氧化前处理:分别利用电子清洗剂、去离子水对硅片表面进行化学处理，得到原始硅片；
[0007]b.氧化:将原始硅片在1100~1200°C的氧化炉中长一层氧化层做掩膜，阻挡硼扩散源进入N+面、开沟槽；
[0008]c.光刻:对氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影工序，形成台面图形；
[0009]d.去除单面氧化层:利用硅刻蚀液、去离子水去除硅片单面氧化层；
[0010]e.扩散前处理:通过电子清洗剂、去离子水超声溢水对去氧化层后的硅片进行化学处理；
[0011]f.硼扩散预沉积:采用在硅片无氧化层面涂覆液态硼液，将涂源后的硅片放入1100~1150°C的扩散炉中进行硼源预沉积；
[0012]g.硼扩散:对预沉积后的硅片在1200~1250°C的扩散炉进行扩散深结推进，形成深的P+层；
[0013]h.磷源/硼源一次全扩散:对硼扩散后的硅片，在硼扩散面叠加高纯度(XEC^S)/高浓度(30% )硼纸源，在另一面叠加高纯度(ΧΤ0级)磷纸源，放入1200~1250°C的扩散炉中进行一次全扩散，形成N+/P++ ；
[0014]1.扩散后处理:用酸浸泡、去离子水超声清洗，使硅片分离，并去除表面氧化层；
[0015]j.N+面台面腐蚀:使用氢氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8: 3: 3的比例刻蚀N+面台面沟槽，沟槽深度到达P+层，混酸温度控制在8?12°C，并用去离子水冲净；
[0016]k.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，进行玻璃电泳；
[0017]1.烧结:把电泳后的硅片在800?820°C的烧结炉中进行烧结；
[0018]m.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；
[0019]η.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；
[0020]ο.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。
[0021 ] 该反向GPP高压二极管芯片结构为Ρ++-Ρ+-Ν-Ν+型；
[0022]反向GPP高压二极管芯的正面截层结构依次为腐蚀沟槽，钝化玻璃，金属层；
[0023]反向GPP高压二极管芯的剖面截层结构结构依次为腐蚀沟槽，钝化玻璃，金属层，N+区，基区N，P+区，高浓度P++区。
[0024]本发明具有如下有益效果:
[0025]1、本发明的汽车模组中反向GPP高压二极管的芯片生产工艺，通过采用低浓度液态硼源长时间扩散形成较深硼扩散结，减小了基区宽度，降低了体压降，降低了功率损耗。
[0026]2、采用高纯度(XEC级)/高浓度(30% )硼纸源扩散，形成平坦性、均一性良好的高浓度硼扩散结，增强了电压的稳定性及抗浪涌能力，同时增强了与金属的欧姆接触。
[0027]3、采用在N+面腐蚀深沟槽工艺形成台面，解决了反向GPP高压二极管玻璃保护被损伤的问题，同时增加了反向GPP 二极管的焊接面积，加强了模组的散热性。
[0028]4、采用电泳的玻璃钝化工艺，提高了二极管的击穿电压的稳定性，减小了漏电。
[0029]5、这种GPP高压二极管具有对称性好、可靠性高、散热快、功耗小等优势，解决了汽车模组GPP对称二极管中反向二极管无法焊接的技术瓶颈。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为汽车模组中反向GPP高压二极管芯片结构平面图。
[0031]图2为汽车模组中反向GPP高压二极管芯片结构剖面图。
[0032]图3为汽车模组中反向GPP高压二极管的制备工艺流程图。
[0033]图4为【背景技术】中用于汽车控制器件上起整流保护作用的模组电路图。
[0034]图5为【背景技术】中使用GPP二极管代替轴向二极管制作模组的结构图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0036]一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片的生产工艺，参见图3，其具有如下步骤:
[0037](I)氧化前处理:通过电子清洗剂、去离子水清洗等工序对硅片表面进行化学处理，得到洁净的原始硅片。
[0038](2)氧化:将清洗干净的原始硅片在1100~1200°C的氧化炉中长一层氧化层做掩膜，阻挡硼扩散源进入N+面、开沟槽。
[0039](3)光刻:对氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影工序，形成台面图形。
[0040](4)去除单面氧化层:通过硅刻蚀液、去离子水工序去除硅片单面氧化层。
[0041](5)扩散前处理:通过电子清洗剂、去离子水超声溢水对去氧化层后的硅片进行化学处理；
[0042](6)硼扩散预沉积:采用在硅片无氧化层面涂覆液态硼液，将涂源后的硅片放入1100~1150°C的扩散炉中进行硼源预沉积；
[0043](7)硼扩散:对预沉积后的硅片在1200~1250°C的扩散炉进行扩散深结推进，形成深的P+层；
[0044](8)磷源/硼源一次全扩散:对硼扩散后的硅片，在硼扩散面叠加高纯度(XEC级)/高浓度(30% )硼纸源，在另一面叠加高纯度(ΧΤ0级)磷纸源，放入1200~1250°C的扩散炉中进行一次全扩散，形成N7P++ ；
[0045](9)扩散后处理:用酸浸泡、去离子水超声清洗，使硅片分离，并去除表面氧化层；
[0046](1)N+面台面腐蚀:使用氢氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8: 3: 3的比例刻蚀N+面台面沟槽，沟槽深度到达P+层，混酸温度控制在8~12°C，并用去离子水冲净；
[0047](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，进行玻璃电泳；
[0048](12)烧结:把电泳后的硅片在800~820°C的烧结炉中进行烧结；
[0049](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；
[0050](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；
[0051](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。
[0052]硼纸源纯度:XEC级；
[0053]浓度:30%;
[0054]磷纸源纯度:ΧΤ0级；
[0055]参见图1，2，该反向GPP高压二极管芯片结构为Ρ++-Ρ+-Ν-Ν+型；
[0056]反向GPP高压二极管芯的正面截层结构依次为腐蚀沟槽I，钝化玻璃2，金属层3 ；反向GPP高压二极管芯的剖面截层结构结构依次为腐蚀沟槽I，钝化玻璃2，金属层3，N+区4，基区Ν5，P+区6，高浓度P++区7。
[0057]工艺测试参数:
[0058]
【权利要求】
1.一种汽车模组中反向GPP高压二极管芯片的生产工艺，其特征在于，具有如下步骤: a.氧化前处理:分别利用电子清洗剂、去离子水对硅片表面进行化学处理，得到原始娃片; b.氧化:将原始硅片在1100?1200°C的氧化炉中长一层氧化层做掩膜，阻挡硼扩散源进入N+面、开沟槽； c.光刻:对氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影工序，形成台面图形； d.去除单面氧化层:利用硅刻蚀液、去离子水去除硅片单面氧化层； e.扩散前处理:通过电子清洗剂、去离子水超声溢水对去氧化层后的硅片进行化学处理； f.硼扩散预沉积:采用在硅片无氧化层面涂覆液态硼液，将涂源后的硅片放入1100?1150°C的扩散炉中进行硼源预沉积； g.硼扩散:对预沉积后的硅片在1200?1250°C的扩散炉进行扩散深结推进，形成深的P+层； h.磷源/硼源一次全扩散:对硼扩散后的硅片，在硼扩散面叠加高纯度(XEC级)/高浓度(30% )硼纸源，在另一面叠加高纯度(XTO级)磷纸源，放入1200?1250°C的扩散炉中进行一次全扩散，形成N+/P++ ; 1.扩散后处理:用酸浸泡、去离子水超声清洗，使硅片分离，并去除表面氧化层； j.N+面台面腐蚀:使用氢氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8: 3: 3的比例刻蚀N+面台面沟槽，沟槽深度到达P+层，混酸温度控制在8?12°C，并用去离子水冲净； k.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，进行玻璃电泳； 1.烧结:把电泳后的硅片在800?820°C的烧结炉中进行烧结； m.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； η.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； ο.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。
2.利用如权利要求1所述的生成工艺制得的反向GPP高压二极管芯片，其特征在于，该反向GPP高压二极管芯片结构为Ρ++-Ρ+-Ν-Ν+型； 反向GPP高压二极管芯的正面截层结构依次为腐蚀沟槽，钝化玻璃，金属层； 反向GPP高压二极管芯的剖面截层结构结构依次为腐蚀沟槽，钝化玻璃，金属层，N+区，基区N，P+区，高浓度P++区。
【文档编号】H01L21/228GK104078353SQ201310104686
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】盛锋, 李晖 申请人:上海瞬雷电子科技有限公司