[發明專利]一種硅雙向觸發二極管的制造方法

無效

• 申請號: 200810122237.1
• 申請日: 2008-11-13
• 公開（公告）號: CN101399201A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 陳福元;毛建軍;胡煜濤
• 申請（專利權）人: 杭州杭鑫電子工業有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L21/78;H01L21/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及半導體器件的制造方法，尤其涉及一種硅雙向觸發二極管的制造方法。

背景技術

硅雙向觸發二極管是重要的電子器件。當今硅晶體管制造普遍采用的是半導體平面工藝，即在硅片上生長氧化硅膜后，以光刻方法開出氧化硅膜窗口，然后進行在氧化硅膜掩蔽下的P、N型半導體雜質定區域擴散，制成PN結。該PN結處于氧化硅膜保護下，實現低反向漏電流。在此氧化硅膜作為絕緣介質又起著PN結表面鈍化的作用。

長期以來人們對器件結構和制造工藝做了許多改進，本發明提出的硅雙向觸發二極管的制造方法，就將通常的二極管芯制造中先將PN結表面鈍化后再進行封裝焊接的做法，改為將二極管管芯先行封裝焊接后再進行PN結表面鈍化的工藝流程。這一制造半導體器件的新方法，人們稱之為垂直臺面二極管工藝。采用此工藝制成的二極管被稱為垂直臺面二極管。在垂直臺面二極管制造工藝流程中，其暴露在外的PN結是由自動鋸片機將硅片鋸切而成的，四周的PN結垂直于芯片表面。由于無任何介質層對PN結施加保護，處于開放形式而暴露在外界的PN結，須經過與封裝底座焊接、進行化學腐蝕清洗以形成垂直臺面，再覆蓋上絕緣硅膠。至此完成PN結的表面鈍化。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術在低附加值產品方面的市場競爭力的不足，提供一種硅雙向觸發二極管的制造方法。

硅雙向觸發二極管的制造方法包括如下步驟：

1)在N-型硅單晶片的正反兩個面上同時完成P+型半導體雜質擴散，得到P+/N-/P+結構；

2)研磨P+/N-/P+結構硅片的正反兩個表面；

3)在P+/N-/P+結構硅片的正反兩個表面鍍上鎳層；

4)將P+/N-/P+結構的硅片鋸切成二極管芯片；

5)通過隧道爐將二極管芯片與封裝底座焊接；

6)進行二極管垂直臺面的酸腐蝕清洗，PN結的表面鈍化，壓模成型，制成硅雙向觸發二極管。

所述的N-型硅單晶片的電阻率為0.03～0.05Ωcm。研磨為機械研磨或砂輪減薄。P+型半導體雜質為硼。鋸切成二極管芯片的四周PN結呈現垂直于芯片表面的臺面形狀。PN結的酸腐蝕清洗與表面鈍化，皆在二極管的垂直臺面上進行。

本發明通常在氧化膜掩蔽下區域擴散半導體雜質的晶體管平面工藝，代之以在整個硅片表面上同時間一次性地完成P型半導體雜質的擴散，制成垂直臺面PN結的硅雙向觸發二極管工藝。使用該發明方法，采用硅單晶研磨片來代替硅外延片作為制造雙向觸發二極管的基片材料，可簡化硅整流二極管的制造工藝流程，縮短生產周期，降低成本，提高產品性價比。

附圖說明

圖1是本發明的一種硅雙向觸發二極管制造方法的工藝流程圖；

圖2是傳統晶體管平面工藝制造硅二極管的工藝流程圖。

具體實施方式

硅雙向觸發二極管的重要電性能參數包括反向擊穿電壓V_RO和正向壓降V_F。其中V_RO要求制造二極管的硅片具有確定的電阻率與厚度。高V_RO要求N-硅片確保其厚度，但V_F則要求N-硅片盡量薄，否則因V_F超標導致產品不合格。附圖2的傳統平面工藝就選用N-/N+型硅外延材料來制造二極管的。其中N-為低摻雜硅外延層，它是在原始N+型硅單晶拋光面上通過硅外延的方式生長而成的。而N+層為重摻雜的低阻硅單晶襯底部分，該N+層的重要功能是為了增加硅片總厚度，它既起到防止在制造器件的過程中發生硅片破碎的作用，又使得器件所要求的低正向壓降性能指標易于實現。在附圖1所示的本發明所提出的硅雙向觸發二極管制造工藝中，其上下面雙向P+/N-結構是在同一擴散過程中形成的。采取的步驟是：在N-型硅單晶片的兩個表面上分別貼上P型的硼紙源，一次性擴散形成P+/N-/P+結構。通過研磨硅片的表面，并在硅片的表面鍍上鎳層，再將硅片鋸切成二極管芯片，將二極管芯片與封裝底座焊接后進行PN結垂直臺面的酸腐蝕清洗與PN結的表面鈍化，然后經過壓模成型，制成硅雙向觸發二極管。

實施例：按照下述的一種硅雙向觸發二極管的制造方法生產硅雙向觸發二極管：

選取0.03～0.05Ωcm，厚度為200-220μm的N型硅單晶研磨片。