一種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，包括N型硅材料層，所述N型硅材料層下方為高濃度N型雜質(zhì)摻雜層，其上方為高濃度P型雜質(zhì)摻雜層，在高濃度N型雜質(zhì)摻雜層和高濃度P型雜質(zhì)摻雜層的外層為多層金屬化層，其中，在高濃度P型雜質(zhì)摻雜層上設(shè)有延伸至N型硅材料層的玻璃鈍化槽。通過(guò)改大電流二極管臺(tái)面聚酰亞胺鈍化為玻璃鈍化，解決了大管芯面積大電流二極管的高溫工作穩(wěn)定問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種大電流二極管鈍化臺(tái)面 結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 大電流快恢復(fù)二極管以其工作電流大（50A以上）、正向電壓小（1.4V以下）、反向 恢復(fù)時(shí)間短（l〇〇ns)的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子線路、電源系統(tǒng)等的整流作用，尤其是大功 率的開(kāi)關(guān)電路更是必不可少。
[0003] 由于所有的電子線路、電源系統(tǒng)在工作時(shí)都會(huì)發(fā)熱，因此電路中電子元器件的高 溫工作穩(wěn)定性就成為考核產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重要技術(shù)指標(biāo)，作為整流作用的大電流快恢 復(fù)二極管的高溫工作穩(wěn)定性更是直接影響輸出電流的穩(wěn)定性，從而決定電路、電源能否正 常工作。而大電流快恢復(fù)二極管的高溫工作穩(wěn)定性主要是由產(chǎn)品的PN結(jié)臺(tái)面鈍化工藝決 定。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外普遍采用聚酰亞胺鈍化PN結(jié)臺(tái)面，該臺(tái)面具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、批 產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，但由于聚酰亞胺是有機(jī)高分子鈍化材料，溫度穩(wěn)定性差，采用該工藝的產(chǎn)品 PN結(jié)一般較淺，鈍化效果差，反向漏電流高溫下比較大，產(chǎn)品耐溫度沖擊等環(huán)境適應(yīng)性的能 力較差，長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性也不理想。因此采用該鈍化結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)二極管高壓大電流的 要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其目的旨在通過(guò)改 大電流二極管臺(tái)面聚酰亞胺鈍化為玻璃鈍化，解決大管芯面積大電流二極管的高溫工作穩(wěn) 定問(wèn)題。
[0006] 為了達(dá)到如上目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案：
[0007] -種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，包括N型硅材料層，所述N型硅材料層下方為高 濃度N型雜質(zhì)摻雜層，其上方為高濃度P型雜質(zhì)摻雜層，在高濃度N型雜質(zhì)摻雜層和高濃度 P型雜質(zhì)摻雜層的外層為多層金屬化層，其中，在高濃度P型雜質(zhì)摻雜層上設(shè)有延伸至N型 硅材料層的玻璃鈍化槽。
[0008] 進(jìn)一步地，所述玻璃鈍化槽縱向截面為半橢圓形結(jié)構(gòu)，其槽寬100-200iim，槽深 40-70um〇
[0009] 進(jìn)一步地，所述玻璃鈍化槽延伸至N型硅材料層層深10-20iim。
[0010] 進(jìn)一步地，所述玻璃鈍化槽水平面為矩形結(jié)構(gòu)，矩形邊的倒角為200 ym。
[0011] 進(jìn)一步地，所述P型雜質(zhì)摻雜層的外層的多層金屬化層設(shè)在玻璃鈍化槽的內(nèi)側(cè)。
[0012] 采用如上技術(shù)方案具有如下有益效果：
[0013] 通過(guò)光刻刻蝕工藝去除管芯之間的硅材料，暴露出PN結(jié)溝槽，通過(guò)玻璃填涂鈍化 解決了高電壓大電流產(chǎn)品PN結(jié)溝槽較深（40i!m以上）的鈍化問(wèn)題，避免了聚酰亞胺鈍化 無(wú)法解決的鈍化效果差、溫度穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
[0014] 玻璃鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)替代聚酰亞胺鈍化PN結(jié)臺(tái)面，有效的提高了產(chǎn)品 的高溫工作穩(wěn)定性，125°C高溫下測(cè)試反向漏電流，比采用現(xiàn)有方法，聚酰亞胺鈍化產(chǎn)品反 向漏電流減小了數(shù)倍，溫度循環(huán)和溫度沖擊等試驗(yàn)都達(dá)到了國(guó)軍標(biāo)及美軍標(biāo)要求，現(xiàn)有方 法長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性更是顯著提高，抗輻照指標(biāo)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，還優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需 要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0016] 圖1是N型雜質(zhì)摻雜示意圖。
[0017] 圖2是P型雜質(zhì)摻雜示意圖。
[0018] 圖3是玻璃鈍化臺(tái)面縱向解剖示意圖。
[0019] 圖4是多層金屬化層刻蝕縱向解剖示意圖。
[0020] 圖5是平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中：11是N型硅材料層，12是高濃度N型雜質(zhì)摻雜層，13是高濃度P型雜質(zhì)摻 雜層，14是玻璃鈍化槽，15是多層金屬化層。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新 型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0023] 大電流二極管玻璃鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)分縱向結(jié)構(gòu)和橫向結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面，對(duì)照附圖4所 示，該大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，包括N型硅材料層11，在N型硅材料層11下方為高濃度 N型雜質(zhì)摻雜層12,其上方為高濃度P型雜質(zhì)摻雜層13,在高濃度N型雜質(zhì)摻雜層12和高 濃度P型雜質(zhì)摻雜層13的外層為多層金屬化層15,其中，在高濃度P型雜質(zhì)摻雜層13上設(shè) 有一對(duì)對(duì)稱(chēng)分布且延伸至N型硅材料層11的玻璃鈍化槽14。P型雜質(zhì)摻雜層13的外層的 多層金屬化層15設(shè)在玻璃鈍化槽14的內(nèi)側(cè)。
[0024] 其中，玻璃鈍化槽14縱向截面為半橢圓形結(jié)構(gòu)，其槽寬100-200iim，槽深 40-70iim。玻璃鈍化槽14延伸至N型硅材料層11層10-20iim。
[0025] 如圖5所示，玻璃鈍化槽14橫向結(jié)構(gòu)的水平面為矩形結(jié)構(gòu)，玻璃鈍化槽中為有效 面積，矩形邊的倒角為200m。
[0026] 下面給出本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)制作過(guò)程和原理：
[0027] 采用該技術(shù)設(shè)計(jì)的玻璃鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)的大電流二極管，正向電流50A、正向電壓 〈1. 4V/50A，方向耐壓500V、反向恢復(fù)時(shí)間100ns:
[0028] 半導(dǎo)體襯底為N型半導(dǎo)體硅材料，材料電阻率8 -12Q.CM;見(jiàn)圖1的N型硅材料 層11 ;
[0029] 在N型半導(dǎo)體襯底上摻雜N+型雜質(zhì)（磷的氧化物），一般采用高溫?cái)U(kuò)散的方法實(shí) 現(xiàn)，擴(kuò)散溫度在l〇〇〇°C?1200°C;見(jiàn)圖1的高濃度N型雜質(zhì)摻雜層12 ;
[0030] 采用磨片的方法去除半導(dǎo)體襯底一面的N+型雜質(zhì)層，暴露出f層，為摻雜P+型雜 質(zhì)做準(zhǔn)備；
[0031] 在暴露出的型半導(dǎo)體材料上再雙雜質(zhì)摻雜P+型雜質(zhì)（硼的氧化物和鋁的氧化 物），也采用高溫?cái)U(kuò)散的方法形成PN擴(kuò)散結(jié)，擴(kuò)散溫度在1000°C?1200°C，保證擴(kuò)散結(jié)深達(dá) 到70ym;見(jiàn)圖2的高濃度P型雜質(zhì)摻雜層13 ;
[0032] 對(duì)摻雜好的硅片，再采用高溫?cái)U(kuò)散的方法進(jìn)行重金屬（鉬）摻雜，擴(kuò)散溫度在 800°C?900°C，具體溫度點(diǎn)按反向恢復(fù)時(shí)間要求調(diào)整；
[0033] 進(jìn)行第一次掩膜光刻，刻蝕暴露出PN結(jié)鈍化槽，槽深40iim?80iim;見(jiàn)圖3的玻 璃鈍化槽14 ;
[0034] 在鈍化槽中刮涂玻璃粉，并經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)成型，燒結(jié)溫度520°C?800°C，完成PN 結(jié)玻璃鈍化；為保證深槽（40ym?80iim)玻璃粉的填充質(zhì)量和鈍化質(zhì)量，采用高低溫交替 燒結(jié)和多次刮涂的工藝解決；見(jiàn)圖4的玻璃鈍化槽14 ;
[0035] 采用真空濺射的方法，在硅片兩面制作多層金屬化層Ti/Ni/Ag，金屬化層厚度為 500六/5000六/12000>\;見(jiàn)圖4的多層金屬化層15 ;
[0036] 進(jìn)行第二次掩膜光刻，刻蝕掉玻璃鈍化槽上的金屬化層；見(jiàn)圖4的多層金屬化層 15 ;采用機(jī)械分割的方法，將硅片分割成獨(dú)立的管芯。
[0037] 最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì) 本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，包括N型硅材料層（11)，其特征在于：所述N型硅 材料層（11)下方為高濃度N型雜質(zhì)摻雜層（12)，其上方為高濃度P型雜質(zhì)摻雜層（13)，在 高濃度N型雜質(zhì)摻雜層（12)和高濃度P型雜質(zhì)摻雜層（13)的外層為多層金屬化層（15)， 其中，在高濃度P型雜質(zhì)摻雜層（13)上設(shè)有一對(duì)對(duì)稱(chēng)分布且延伸至N型硅材料層（11)的 玻璃鈍化槽（14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)縱向截面為半橢圓形結(jié)構(gòu)，其槽寬100-200 μ m，槽深40-70 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)延伸至N型硅材料層（11)層深10-20 μ m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)水平面為矩形結(jié)構(gòu)，矩形邊的倒角為200 μ m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流二極管鈍化臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述P型雜質(zhì)摻 雜層（13)的外層的多層金屬化層（15)設(shè)在玻璃鈍化槽（14)的內(nèi)側(cè)。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK204130549SQ201420569455
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王嘉蓉 申請(qǐng)人:西安衛(wèi)光科技有限公司