[發(fā)明專利]開(kāi)管涂源全擴(kuò)散制造低功耗雪崩晶閘管芯片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410487951.6
• 申請(qǐng)日: 2014-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104299901B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于能斌;于澤;張宏偉;王景波;劉欣宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍山市良溪電力科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/332
• 分類號(hào): H01L21/332
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所21224
• 代理人: 張群

1.開(kāi)管涂源全擴(kuò)散制造低功耗雪崩晶閘管芯片的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)工藝環(huán)境準(zhǔn)備

工藝環(huán)境中的空氣雙級(jí)雙過(guò)濾，過(guò)濾后的空氣在10級(jí)以下；

2)超聲波清洗

硅片超聲波除砂1小時(shí)以上，氫氟酸超聲波清洗1小時(shí)以上，分別用常溫和70℃去離子水沖洗，再用去離子水超聲波清洗2小時(shí)以上，每30～35分鐘更換一次去離子水，然后用冷熱去離子水交替沖洗四遍；

3)硅片清洗

配制1#液，體積比為氨水：過(guò)氧化氫：去離子水＝1：2：5；配制2#液，體積比為鹽酸：過(guò)氧化氫：去離子水＝1：2：7；將超砂后的硅片放入1#液中，在加熱器上煮5～6分鐘，用去離子水沖洗10～15遍，換潔凈的1#液重復(fù)煮一遍，再用冷、熱去離子水交替沖洗20～25遍；將硅片放入2#液中，在加熱器上煮5～6分鐘，用去離子水沖洗10～12遍，換上潔凈的2#液重復(fù)煮一遍，用冷、熱去離子水交替各沖洗25～30遍，最后將清洗干凈的硅片放入180℃烘箱中烘1小時(shí)以上；

4)清洗石英架、石英砣

將石英架、石英砣放入體積比為H₂O：HF＝4：1的氫氟酸溶液中，浸泡30～35分鐘，取出用冷熱去離子水沖洗各20～25遍，放入180℃烘箱中烘1小時(shí)以上；

5)硅片硼-鋁擴(kuò)散

將氧化硼、硝酸鋁溶于無(wú)水乙醇中，配制比例100～400mg:3g:100ml，制成氧化硼-硝酸鋁溶液作為擴(kuò)散源，用涂膠機(jī)將擴(kuò)散源涂在硅片表面，將硅片疊放在石英架上，放到1260℃擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散；20～30小時(shí)以后閉爐；

6)氧化

將硼-鋁擴(kuò)散后的硅片放到1150℃氧化爐中做氧化，通水汽2小時(shí)以上、氧氣1小時(shí)以上各兩次，氧氣流量500ml/分鐘，時(shí)間到后閉爐；

7)一次光刻

將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，在烘箱中80℃溫度下烘20～25分鐘，冷卻后在光刻機(jī)下曝光，曝光后在120#汽油溶液中顯影10～15分鐘，再在潔凈的120#汽油溶液中定影2～3分鐘，在140℃溫度下烘干，將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液腐蝕，然后去膠烘干；

8)磷擴(kuò)散

將光刻好并經(jīng)檢驗(yàn)合格的硅片，用1#液、2#液清洗干凈，烘干后放到磷擴(kuò)散爐中，待爐溫升到1200℃通磷源和氧氣、氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體，爐溫升到1250℃時(shí)關(guān)閉磷源，停止升溫繼續(xù)通保護(hù)氣體，直到擴(kuò)散爐降溫到1000℃以下，閉爐閉氣；

9)割圓

用高速割圓機(jī)將硅片圖形以外的部分去掉，制成芯片；

10)燒結(jié)

將裝載芯片的鋼架推入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)中，開(kāi)啟真空泵及真空機(jī)組，當(dāng)真空達(dá)2X10^-3Pa時(shí)推入燒結(jié)爐，在550℃溫度下恒溫加熱20～25分鐘，然后以每分鐘2℃的速度升溫到650℃，恒溫加熱20～25分鐘后，再以每分鐘2℃的速度降溫至550℃，取下?tīng)t蓋，自然降溫至400℃時(shí)推離爐體，當(dāng)溫度低于200℃時(shí)，放氣取出石墨船；

11)二次光刻與蒸發(fā)一次成型

將燒結(jié)后的芯片放到蒸發(fā)臺(tái)的載片臺(tái)上，用模具圓環(huán)將芯片的隔離環(huán)屏蔽，將高純鋁絲纏在鎢絲電極上，蓋上蒸發(fā)臺(tái)罩，抽真空到2×10^-3Pa；然后給鎢絲電極加熱，待鎢絲上的鋁全蒸發(fā)完后，關(guān)閉蒸發(fā)電源，待機(jī)器蒸發(fā)室冷卻后將芯片取出，測(cè)試鋁膜厚度8～10um為合格；

12)合金

將蒸發(fā)合格的芯片放到合金爐中，在520℃～540℃溫度下加熱30分鐘～60分鐘，停止加熱，待爐溫降到400℃以下將芯片推離爐體，自然冷卻到100℃以下取出；

13)臺(tái)面處理

磨角：將芯片正反面保護(hù)后進(jìn)行磨角，角度為20度角連接4度角，磨角邊寬2.5mm；

臺(tái)面腐蝕：將芯片固定在腐蝕架上，用體積比為氫氟酸：硝酸＝1：6的混酸腐蝕，然后用去離子水沖洗，烤干后涂406膠，做潮濕、高溫試驗(yàn)后，在真空烘箱中180℃溫度下老化72小時(shí)；

14)測(cè)試

測(cè)試芯片性能，正反向要求硬特性電壓400V～600V之間；觸發(fā)電流30mA～80mA；觸發(fā)電壓1.5V以下；DV/DT達(dá)到1000V/μS；DI/DT大于50A/μS。