[发明专利]一种快恢复二极管FRD芯片及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及晶体二极管芯片生产技术领域，特别涉及一种快恢复二极管(FRD)芯片及生产工艺。

背景技术

目前半导体行业内生产快恢复二极管(FRD)芯片通常采用磷硼纸源扩散工艺或者使用外延片衬底硼扩散工艺，现有工艺存在问题：1)采用纸源扩散的结深不平坦，导致击穿电压不够稳定，抗浪涌能力差；2)正向压降较大，功耗较大；3)纸源浓度太高吸附掺杂金属离子，使金属离子分布不均均，导致反向恢复时间不均一，同时造成漏电流增大；4)外延片成本高，且外延层掺杂浓度高，也会导致恢复时间离散；5)行业内玻璃钝化采用的玻璃粉熔融温度在800℃-850℃，所以要采用高的玻璃烧成温度，这也会引起金属离子的再分布不均匀，恢复时间异常，开关特性差。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，设计一种快恢复二极管芯片及生产工艺，这种工艺提高了二极管电压的均一性，减小了漏电流，增强了二极管的耐压稳定性及抗浪涌能力。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：1、一种快恢复二极管(FRD)芯片生产工艺，其特征在于：包括如下次序的步骤：

硼源预沉积：对处理干净的原始N型硅片在1150～1200℃的扩散炉中气体携带通入液态硼源进行预沉积；

硼源主扩散：对预沉积后的硅片在1200～1250℃扩散炉进行深结推进扩散，形成深的P⁺层；

单面背磨减薄：用金刚砂把一面的扩散结P⁺及扩展区磨掉，最终片厚保留在260～270μm；

氧化：将清洗干净的硅片在1100～1200℃的氧化炉中长一层氧化层做掩膜，1.5μm～2μm，阻挡磷扩散源进入P⁺面、开沟槽；

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；

去除单面氧化层：利用氟化铵腐蚀液、去离子水去除硅片单面氧化层，即背磨面氧化层；

磷源预沉积：单面氧化层去除干净的硅片在1100～1150℃的扩散炉中气体携带通入液态磷源进行预沉积；

磷扩散：对磷沉积的硅片在1200～1250℃的扩散炉中进行扩散形成N⁺；

铂扩散：把清洗后的硅片P+面均匀涂上液态铂源，放入温度为860～910℃的铂扩散炉中进行金属铂的注入；

N⁺面台面腐蚀：使用硝酸、氢氟酸、冰乙酸，按照5∶3.3∶1的比例腐蚀N⁺面台面沟槽，沟槽深度通过基区到达P⁺层，混酸温度控制在-8～-12℃，并用去离子水冲净；

电泳：使用低熔点玻璃粉配置电泳液，把硅片放在配置好的电泳液中，根据台面沟槽深度需沉积的玻璃重量设置时间，进行玻璃电泳；

烧结：把电泳后的硅片在650～700℃的烧结炉中进行烧结；

去氧化层：用10∶1的缓冲蚀刻液浸泡、去离子水超声清洗去除烧结后硅片表面氧化层。

所述的硼源预沉积步骤前还有扩散前处理：通过电子清洗剂SC₂、去离子水超声清洗等工序，对硅片表面进行化学处理，得到干净的原始N型硅片。

所述的硼源主扩散后步骤前还有扩散后处理：用氢氟酸浸泡、去离子水超声清洗，使硅片分离，并去除表面氧化层。

所述的氧化步骤前还有氧化前处理：分别利用电子清洗剂SC₂、去离子水对硅片表面进行化学处理，得到干净的硅片。

所述的磷扩散步骤后还有喷砂：用湿的金刚砂对硅片双面进行均匀的粗面化。

所述的去氧化层步骤后还有镀镍、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；芯片切割：用激光切割机把镀金后的硅片从台面沟槽处划成单个芯片。

利用上述的生产工艺制得的快恢复二极管FRD芯片，该快恢复二极管FRD芯片结构为P⁺-N-N⁺型；快恢复二极管FRD芯片的正面截层结构依次为腐蚀沟槽，钝化玻璃，金属层；快恢复二极管FRD芯片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。

本发明的有益效果是：1.本发明的快恢复二极管芯片生产工艺，采用携带液态硼源(BBr₃)深结扩散形成P⁺结的方法，提高了扩散结的平坦度，加强了击穿电压的均一性，减小了漏电流，增强了二极管的抗浪涌能力；同时减小了基区宽度，降低了体压降，降低了功率损耗。